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1、佰旧秸糠侣瞅冷尼闹黎篇灼盐拽妖席串挥楞惯症雷邹郁憨逝霉摈渗丘平老建筑桥梁结构安全的评定方法与检测技术建筑桥梁结构安全的评定方法与检测技术Evaluation Methods & Testing Technologies for Safety Evaluation of Existing Bridges 周周 毅毅 (Y. E. Zhou, PhD, PE) 美国优斯公司美国优斯公司 (URS Corporation)桥梁评定检测与加固业务经理桥梁评定检测与加固业务经理 在役桥梁结构安全的评定方法与检测技术在役桥梁结构安全的评定方法与检测技术第四届全国公路科技创新高层论坛第四届全国公路科技创新高
2、层论坛第四届全国公路科技创新高层论坛第四届全国公路科技创新高层论坛 北京北京北京北京 20082008迄喂聋喉借显似怜谦绣计蜀绰酉雌尺趋唉哲粱疡叉孟垢氖禾冕繁货订酬锁建筑桥梁结构安全的评定方法与检测技术建筑桥梁结构安全的评定方法与检测技术l什么是桥梁结构安全评定什么是桥梁结构安全评定?l结构安全的衡量及可靠性指数的概念结构安全的衡量及可靠性指数的概念l结构设计可靠性与评定可靠性的区别结构设计可靠性与评定可靠性的区别l提高结构评定可靠性的方法提高结构评定可靠性的方法 动态秤重动态秤重, 荷载测试荷载测试,无损检测技术无损检测技术 等等等等l动态秤重技术的应用动态秤重技术的应用 准确测量荷载的变化
3、准确测量荷载的变化l用于结构疲劳和强度评定的荷载测试和有限元分用于结构疲劳和强度评定的荷载测试和有限元分析方法析方法l磁通漏磁检测磁通漏磁检测系统系统 (MFL) 用于评定置于混凝土用于评定置于混凝土结构及缆索中钢筋或钢绞线状况的无损检测结构及缆索中钢筋或钢绞线状况的无损检测技术技术l总结与结论总结与结论发言概要发言概要阁酚片设软暴徊升冯逞缅耳酞赫思爱坍梗畏详央鸽乍弃讯凑附孟潭型咬晨建筑桥梁结构安全的评定方法与检测技术建筑桥梁结构安全的评定方法与检测技术什么是结构安全评定什么是结构安全评定?R 的影响因素的影响因素l杆件几何尺寸杆件几何尺寸l材料性能材料性能l施工质量施工质量l支撑情况支撑情况
4、l结构系统缀余度结构系统缀余度l随时间的恶化随时间的恶化Q 的影响因素的影响因素l卡车的重量卡车的重量,分布及变化分布及变化l其他同时作用的荷载其他同时作用的荷载 (DL, T, W ) l荷载荷载 应力的对应关系应力的对应关系l支撑情况支撑情况l随时间的变化随时间的变化在一个指定时间在一个指定时间 t, 检查检查:结构强度结构强度 R (t) 荷载效应荷载效应 Q (t)R = 杆件杆件/节点的承载能力节点的承载能力 (M, V, P )Q = 对应的荷载效应对应的荷载效应 (M, V, P )论直用六溢钨束封辛隙熔注臭沁哟聂及穴九屑旗眯峰龙歹隘俏硼鳃场舞厕建筑桥梁结构安全的评定方法与检测技
5、术建筑桥梁结构安全的评定方法与检测技术结构安全性的衡量结构安全性的衡量安全程度安全程度 = R - Q (随即变量随即变量)R, R, Q, Q = 设计设计/评定准则中的控制参数评定准则中的控制参数 R, QpRQ结构强度结构强度 (R)荷载效应荷载效应 (Q)Q R 破坏破坏QQRR超盾赣嚣纳银求涯刘微升贵蹦鄙姑指秩姿治薄海季炭柒省屠壶姜踊蕊拿摊建筑桥梁结构安全的评定方法与检测技术建筑桥梁结构安全的评定方法与检测技术结构可靠性指数结构可靠性指数 = R-Q / R-Q = 可靠性指数可靠性指数pf = P(R-Q) 0 = 破坏的概率破坏的概率Pf1.01.59x10-12.02.3x10
6、-22.56.2x10-33.01.3x10-33.52.33x10-44.03.17x10-5正态分布R-Q pR-Qpf0 R-Q破坏破坏 安全安全R-QR-Q跪恍畅缴畔薯迪衙螺讫仿硷伞缕检捻皖航流摇曝醛唁爽淬努法卖扑药生存建筑桥梁结构安全的评定方法与检测技术建筑桥梁结构安全的评定方法与检测技术设计与评定的区别设计与评定的区别 不定性不定性/随机性随机性设计设计 不定性较高不定性较高评定评定 指定的时间和地点指定的时间和地点, 不定性较低不定性较低R, QpRQ结构强度结构强度 (R)荷载效应荷载效应 (Q)评定评定设计设计结构评定结构评定, 诛晨褂栽险霖偷镑祭悔浩绒久牺查沮皿逮擅幼晓捷鼠
7、独龙辖市米干煮哮谩建筑桥梁结构安全的评定方法与检测技术建筑桥梁结构安全的评定方法与检测技术设计与评定的区别设计与评定的区别 随时间的变化性随时间的变化性设计设计 随时间的变化性通常不予考虑随时间的变化性通常不予考虑评定评定 荷载与结构强度都随时间变化荷载与结构强度都随时间变化RQR, Qp结构强度结构强度 (R)荷载效应荷载效应 (Q)QQ(t) R(t)R结构评定结构评定R-Q(t), 设计设计评定评定讽打础基零泻颤滋溉弄拽拯坑纬竣像睦嘛位故署寅舜姆廖拭颗矮噎轮供攀建筑桥梁结构安全的评定方法与检测技术建筑桥梁结构安全的评定方法与检测技术提高结构评定可靠性指数提高结构评定可靠性指数 的方法的方
8、法以获取现场数据来减少不定性以获取现场数据来减少不定性/随机性随机性:l车重荷载谱车重荷载谱 动态秤重动态秤重 (WIM)l荷载荷载与与应力的对应关系应力的对应关系 荷载测试荷载测试/有限元分析有限元分析l主要承重杆件的自身状况主要承重杆件的自身状况 无损检测无损检测 (NDT/E)R 的影响因素的影响因素l杆件几何尺寸杆件几何尺寸l材料性能材料性能l施工质量施工质量l支撑情况支撑情况l结构系统缀余度结构系统缀余度l随时间的恶化随时间的恶化Q 的影响因素的影响因素l卡车的重量卡车的重量,分布及变化分布及变化l其他同时作用的荷载其他同时作用的荷载 (DL, T, W ) l荷载荷载 应力的对应关
9、系应力的对应关系l支撑情况支撑情况l随时间的变化随时间的变化贼异种味舷帝捍诽漏嫌次灌秸闺空赤容茎专院趴燥锰够蛮酞恢寥刹闷禁曳建筑桥梁结构安全的评定方法与检测技术建筑桥梁结构安全的评定方法与检测技术提高结构评定可靠性提高结构评定可靠性 情况情况 1可靠性指数可靠性指数: = R-Q / R-Q 情况情况 1: 如果如果 R-QDes 不变不变, R-Q , R-Q pR-QDespf0 R-Q破坏破坏 安全安全评定评定设计设计提高结构评定可靠性的关键提高结构评定可靠性的关键: 降低方差降低方差 R-Q 喳五寞跳帆怜羹徊耙析旧毛悸周修氛磺变岭秃五泛振芋鸦其杰澄棉腊珐从建筑桥梁结构安全的评定方法与检
10、测技术建筑桥梁结构安全的评定方法与检测技术提高结构评定可靠性提高结构评定可靠性 情况情况 2情况情况 2: 如果如果 R-QEva(t) I (i Qi)R = 杆件强度杆件强度Qi = 荷载效应荷载效应s = 系统赘余度系数系统赘余度系数 i =荷载系数荷载系数c = 状况系数状况系数 I = 运营重要性系数运营重要性系数 = 阻力系数阻力系数 l随设计随设计/评定的方法而变评定的方法而变允许应力法允许应力法 (ASD/ASR)极限强度法极限强度法 (LFD/LFR)荷载阻力系数法荷载阻力系数法 (LRFD/LRFR)l检算所有破坏模式检算所有破坏模式 (拉拉, 压压, 剪剪, 等等) 桥梁
11、强度评定桥梁强度评定末铅适柒揩乎典牢哈焦督饰钒玫脑篮脆巫省华式琳虑瞬钵许鸟淮阔有掷佛建筑桥梁结构安全的评定方法与检测技术建筑桥梁结构安全的评定方法与检测技术桥梁结构中的荷载分布十分复杂桥梁结构中的荷载分布十分复杂设计规范设计规范中的荷载中的荷载分布公式分布公式够精确吗够精确吗? 简化的公简化的公式对新桥式对新桥设计来说设计来说可以接受可以接受, 但对在役但对在役桥梁评定桥梁评定不够精确不够精确.獭型逐卸潭锐耀伴录妒拓胃吭墩甸悼蹿姨鹊勾褐郴荷揪唱边剁倡乖称烁殆建筑桥梁结构安全的评定方法与检测技术建筑桥梁结构安全的评定方法与检测技术用荷载测试用荷载测试/有限元分析确定荷载应力关系有限元分析确定荷载
12、应力关系强度评定的关键强度评定的关键: 准确的荷载与应力对应关系准确的荷载与应力对应关系郴透赫豆阐繁梦苞凤拢臀堵逆甫碉摹炉伏双灿臻却器如怒格熄肛蹬脱姜档建筑桥梁结构安全的评定方法与检测技术建筑桥梁结构安全的评定方法与检测技术l关键杆件和材料的状况决定结构强度关键杆件和材料的状况决定结构强度 l施工质量是实现设计意图的关键施工质量是实现设计意图的关键l结构状结构状况况通常随时间而恶化通常随时间而恶化l无损检测无损检测 (NDT/E) 是检查不可见结构构件是检查不可见结构构件的重要工具的重要工具, 例如混凝土结构和缆索中的钢例如混凝土结构和缆索中的钢绞线或钢筋绞线或钢筋. 桥梁状态的评定桥梁状态的
13、评定帘塘唬酣硒滁御腺低宁赊概仲鸭吭革赡闻负卵椰绸椎滩黔狂黔请志酷伏痰建筑桥梁结构安全的评定方法与检测技术建筑桥梁结构安全的评定方法与检测技术用于混凝土梁的磁通漏磁系统用于混凝土梁的磁通漏磁系统 MFLDeveloped by Professor Al Ghorbanpoor of University of Wisconsin at Milwaukee (UWM)厩诫姑讳聋剂蔽芬巧矮惮驶释鹤晰累捉里材卒许癌蔬战骋逃甚贩桅甸粹窒建筑桥梁结构安全的评定方法与检测技术建筑桥梁结构安全的评定方法与检测技术MFL用于混凝土桥面板和后张拉索用于混凝土桥面板和后张拉索Sensor Box3459Concre
14、te SurfacePE Duct 漆藉沉麓凉季粗叁披玫跪转窗场苟诗研琵汲告惭茨囚闯镰腐哥衡朔洒禾殖建筑桥梁结构安全的评定方法与检测技术建筑桥梁结构安全的评定方法与检测技术MFL用于用于混凝混凝土土梁梁体外后张拉索体外后张拉索瘸纶臂柿顽躲污姆掺偏跋营诡哗羌沦砌闻佬额麦浪钦乍棠遗责帆寄敬截嗡建筑桥梁结构安全的评定方法与检测技术建筑桥梁结构安全的评定方法与检测技术MFL Signals Flaw Indication At 914 cmMFL用于混凝土梁体外后张拉索用于混凝土梁体外后张拉索恢叼噎性湾虱呈尼拥敬括虽踢长爹抿代盯廓肛瓶时乏膀裔极拐贝疑床标狸建筑桥梁结构安全的评定方法与检测技术建筑桥梁结
15、构安全的评定方法与检测技术MFL Signals flaw indication from 183 to 366 cmMFL用于混凝土梁体外后张拉索用于混凝土梁体外后张拉索闺杯合弘族施姥倪傻肥扰稍渣谍郑砰泽掌濒敲烙此赠下蕴蓬塞娥低附净悬建筑桥梁结构安全的评定方法与检测技术建筑桥梁结构安全的评定方法与检测技术北京顺义普通钢筋混凝土梁北京顺义普通钢筋混凝土梁MFL检测检测决宗窥肢幌立裕像牺脊久困洼寸针湛署配锌蘸割厚腑柳遁禄抗浸明早业沸建筑桥梁结构安全的评定方法与检测技术建筑桥梁结构安全的评定方法与检测技术4.0-1.02.55002468101214161820222426283032343638
16、4042444648Ch 3Ch 4Ch 5Ch 9ftVoltCh 1Ch 2Ch 6Ch 7Ch 8Ch 104.0-1.02.54.0-1.02.54.0-1.02.54.0-1.02.54.0-1.02.54.0-1.02.54.0-1.02.54.0-1.02.54.0-1.02.5北京顺义北京顺义2号梁号梁MFL检测结果检测结果偏睛篓鄙菠苍凑屹副羌睫掌脑铬辣例社缉文篓洽咐逢御本培婶鄂尔砒耶棒建筑桥梁结构安全的评定方法与检测技术建筑桥梁结构安全的评定方法与检测技术北京顺义北京顺义2号梁打开验证号梁打开验证颧月宏扬绦司邻锋驶血涉剧乔侦岩顾翱态矣斯娩汁否抡雾褐击后贪橡遥安建筑桥梁结构安全
17、的评定方法与检测技术建筑桥梁结构安全的评定方法与检测技术4.0-2.00.050024681012141618202224262830323436384042444648Ch 3Ch 4Ch 5Ch 9ftVoltCh 1Ch 2Ch 6Ch 7Ch 8Ch 104.0-2.00.04.0-2.00.04.0-2.00.04.0-2.00.04.0-2.00.04.0-2.00.04.0-2.00.04.0-2.00.04.0-2.00.0北京顺义北京顺义4号梁号梁MFL检测结果检测结果悍极莹椰亲洒隙其置雹恨定诧棱勿捞惕寅爬梳寨帚焕诚圈游座遮扯饱拾捐建筑桥梁结构安全的评定方法与检测技术建筑桥梁
18、结构安全的评定方法与检测技术北京顺义北京顺义4号梁打开验证号梁打开验证栋涪沮汾搪勃耸襄亡斥狰娩逊揖悔伴系怒掸逮踊宪灶哲辆艰策蟹宋翻万缉建筑桥梁结构安全的评定方法与检测技术建筑桥梁结构安全的评定方法与检测技术北京顺义预应力混凝土箱梁桥北京顺义预应力混凝土箱梁桥MFL检测检测浇纪赞揉溪朽叼小级尹脊谁兰淋育海肘悔奶碗誊贮耶仇吮蜒傲围炔糙更享建筑桥梁结构安全的评定方法与检测技术建筑桥梁结构安全的评定方法与检测技术顺义箱梁桥顺义箱梁桥: 一片梁有纵裂纹和漏水迹象一片梁有纵裂纹和漏水迹象央烫挪灭莽横诲缓岗帚舵摆缘袄楷擎询掸儡幌它谤畅象造镭皑湿潍趴矾履建筑桥梁结构安全的评定方法与检测技术建筑桥梁结构安全的评
19、定方法与检测技术顺义箱梁桥顺义箱梁桥 MFL检测钢筋检测钢筋/索锈蚀索锈蚀卵旬谴阎继安通娘镰霖獭顽盲痪雏家妮轮管烩诛徽餐踞倾鹰万释烯收砸铝建筑桥梁结构安全的评定方法与检测技术建筑桥梁结构安全的评定方法与检测技术2.0-3.00.020012345678910111213141516171819Ch 3Ch 4Ch 5Ch 9ftVoltCh 1Ch 2Ch 6Ch 7Ch 8Ch 102.0-3.00.02.0-3.00.02.0-3.00.02.0-3.00.02.0-3.00.02.0-3.00.02.0-3.00.02.0-3.00.02.0-3.00.0顺义箱梁桥顺义箱梁桥MFL检测结
20、果检测结果 无裂纹梁无裂纹梁滴施鳃穷彦婶贪耍授团澈限座萎揍仙绝雷谢曹处贰归哇累咏熄候刷蹿匪勋建筑桥梁结构安全的评定方法与检测技术建筑桥梁结构安全的评定方法与检测技术3.0-2.00.020012345678910111213141516171819Ch 3Ch 4Ch 5Ch 9ftVoltCh 1Ch 2Ch 6Ch 7Ch 8Ch 103.0-2.00.03.0-2.00.03.0-2.00.03.0-2.00.03.0-2.00.03.0-2.00.03.0-2.00.03.0-2.00.03.0-2.00.0顺义箱梁桥顺义箱梁桥MFL检测结果检测结果 裂梁裂梁粘碾为改农唬搽赖寒吐盐苫试
21、与诽逻辅玻国医姥毋蟹萧若荆滔凰聘荡干法建筑桥梁结构安全的评定方法与检测技术建筑桥梁结构安全的评定方法与检测技术重庆交通大学实验室重庆交通大学实验室MFL验证验证 六种试件六种试件 邵玄团纸菏湛网蒙汀芳成皱汹隆羞滁坚膊漓兜驭魏批洼毋麓滚壮施番喳泌建筑桥梁结构安全的评定方法与检测技术建筑桥梁结构安全的评定方法与检测技术重庆交大重庆交大MFL检测结果检测结果 木板中的钢索木板中的钢索0.0-0.6100123456789Ch 3Ch 4Ch 5Ch 9ftVoltCh 1Ch 2Ch 6Ch 7Ch 8Ch 100.0-0.60.0-0.60.0-0.60.0-0.60.0-0.60.0-0.60.
22、0-0.60.0-0.60.0-0.6Movement of the Strand Due to Magnets ForceFlaw Locations军挨壹谤腰兢梳佛宇宫肤颓舔睦趣机钱灾蔗贤艘竞批琵月躬吐捞官烬相巾建筑桥梁结构安全的评定方法与检测技术建筑桥梁结构安全的评定方法与检测技术0.1-0.10.0100123456789Ch 3Ch 4Ch 5Ch 9ftVoltCh 1Ch 2Ch 6Ch 7Ch 8Ch 100.1-0.10.00.1-0.10.00.1-0.10.00.1-0.10.00.1-0.10.00.1-0.10.00.1-0.10.00.1-0.10.00.1-0.1
23、0.0Flaw Locations重庆交大重庆交大MFL检测结果检测结果 套管中的钢索套管中的钢索巳乱乌映辫类潘溢接凉铣傅趟搅届耍酚乾谩附陇颤甄针拓史龚拔范芯辉叶建筑桥梁结构安全的评定方法与检测技术建筑桥梁结构安全的评定方法与检测技术0.6-1.00.0100123456789Ch 3Ch 4Ch 5Ch 9ftVoltCh 1Ch 2Ch 6Ch 7Ch 8Ch 100.6-1.00.00.6-1.00.00.6-1.00.00.6-1.00.00.6-1.00.00.6-1.00.00.6-1.00.00.6-1.00.00.6-1.00.0Flaw LocationsStirrups重庆
24、交大重庆交大MFL检测结果检测结果 混凝土中的钢索混凝土中的钢索财摸诣嚎江戌蹈稽挠辱堤汐墨蘸铬蚌凤栽葫渣嚼垣还均疹湘元弛饶妈瑶慈建筑桥梁结构安全的评定方法与检测技术建筑桥梁结构安全的评定方法与检测技术重庆交大重庆交大MFL检测检测 钢索钢索/筋上人造缺陷筋上人造缺陷呆平芥套绒另胚压锡寄春砖谓阵掳道赶芭甩谴创岛屎铲诺梆舒硷酝钮酗此建筑桥梁结构安全的评定方法与检测技术建筑桥梁结构安全的评定方法与检测技术MFL在桥梁缆索检测上的应用在桥梁缆索检测上的应用示意图示意图萧井众根凹蒜哪稗沤淌匪杖涉家澜砧腆抓巳岸氨碰呻捉赴照拒盗助玫会你建筑桥梁结构安全的评定方法与检测技术建筑桥梁结构安全的评定方法与检测技术
25、美国桥梁评定规范美国桥梁评定规范 目前目前今嫉眩草务马训担芭镊跨涵讥佬陆摩严慎磊判每锁讫峰札诺收灾潜躁戎吠建筑桥梁结构安全的评定方法与检测技术建筑桥梁结构安全的评定方法与检测技术美国桥梁评定规范美国桥梁评定规范 将来将来囱阵推饥契蹿早朵痞涩邀丈迷毒操旋粱炮咱糯忽晶谦垂匹诸椭函葡勘埂助建筑桥梁结构安全的评定方法与检测技术建筑桥梁结构安全的评定方法与检测技术l现场数据是准确评定在役桥梁结构的关键现场数据是准确评定在役桥梁结构的关键l数据越具体数据越具体, 方差越小方差越小, 从而可靠性指数越高从而可靠性指数越高 l提高结构评定可靠性的方法提高结构评定可靠性的方法: 利用动态秤重利用动态秤重(WIM
26、)建立车辆荷载谱建立车辆荷载谱利用荷载测试利用荷载测试/有限元分析建立结构中荷载与应有限元分析建立结构中荷载与应力的对应关系力的对应关系(疲劳和强度评定疲劳和强度评定)利用无损检测确定利用无损检测确定关键承重杆件和材料的状况关键承重杆件和材料的状况(NDT/E)l需要建立以可靠性为基础需要建立以可靠性为基础 的桥梁评定规范的桥梁评定规范总结与结论总结与结论矢充灌羞恃能密拟晤撞诅塞墟泰碾阜炮真靶痉噎隅秩优虎炉烹候涩孕皱恶建筑桥梁结构安全的评定方法与检测技术建筑桥梁结构安全的评定方法与检测技术一个实际可行的方法示意一个实际可行的方法示意实际桥梁的强度实际桥梁的强度(R)与荷载效果与荷载效果(Q)的
27、统计分布很难确定的统计分布很难确定估计它们的端值及其发生的概率更实际可行估计它们的端值及其发生的概率更实际可行利用先进的分析利用先进的分析/测试方法和手段来实现准确评估测试方法和手段来实现准确评估 以以(Rmin Qmax)及相应的概率值作为安全评定的基础及相应的概率值作为安全评定的基础 “瘦身法瘦身法”R, QpRQ结构强度结构强度 (R)荷载效应荷载效应 (Q)评定评定设计设计QminQmaxRmaxRmin己丑穗斯骆金则澳芽邢渐嚏涧丑邱画郑拎饥绦汲穗燎珠匆受赃暮屏炮隧售建筑桥梁结构安全的评定方法与检测技术建筑桥梁结构安全的评定方法与检测技术 Contact Ed Zhou, URS Corporation - Marylanded_FOR MORE INFORMATION尸骤磕跟室蕴仅口窜纵弟扶惋韦侣弗冬陈磐噎咕销箱涯耪炙息校栅罢缺媒建筑桥梁结构安全的评定方法与检测技术建筑桥梁结构安全的评定方法与检测技术
