2022年桥梁荷载试验方案.docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 附件一：参考试验方案吉利路中桥荷载试验方案一、桥梁概述吉利路中桥为 1× 25m 正交预应力混凝土简支小箱梁桥；桥宽 28m,横断面布置： 6.75m（人行道） +14.5m（机动车道） +6.75m（人行道）,横断面布置如图 1 所示,全桥共 21 片小 箱梁；设计荷载：城 A 级；图 1 桥梁上部横断面布置图（尺寸单位：cm）二、荷载试验（一）试验目的及试验依据1、试验目的 1）检验该桥整体结构的质量和结构的牢靠性；2）判定桥跨结构在试验荷载作用下的实际受力状态和工作状态,评判结构的力学特性和 工作性能,检验结构的承载才能是否能满意设计标准：3）通过动荷载试验以及结构固有模态参数的实桥测试,明白桥跨结构的动力特性,以及 各掌握部位在使用荷载下的动力性能；4）进行梁的强度、刚度及承载才能评估；2、试验依据：1）大路旧桥承载才能鉴定方法 （以下简称方法）；2）城市桥梁设计荷载标准 （CJJ 77-98）；3）大路桥涵设计通用规范 （JTG D60-2004）；3）大路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）；名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 4）吉利路中桥施工图（二）试验内容1、试验部位 1）动载试验：试验项目为跑车、刹车和跳车；2）静载试验：左辐和右幅主梁跨中最大弯矩加载；2、主要试验设备 1）变形检测设备精密水准仪（瑞士徕卡）二套,最小读数 2）应变检测设备0.01mm,精度 0.4mm/km JMZX-2001 综合测试仪（长沙金码高科）一套,精度为 13）动载试验设备 INV306 动态数据采集处理系统一套（东方振动讨论所）（三）结构理论分析原理及试验加载方案1、结构理论分析原理 吉利路中桥, 为 1× 25m 正交预应力混凝土简支空心板桥； 桥横断面由 21 片小箱梁组成,4 车道；动载试验求动力增大系数时,将荷载布设在第2 车道,求解第 3 车道拾振器处的静载理论挠度值 f st ；依据实测动挠度幅值f1y,运算动力增大系数 ：1 1f1y/ f st设计荷载：用铰接板梁法运算跨中荷载横向分布系数,利用试验断面的弯矩影响线进行 纵向加载,求解设计荷载作用下最不利荷载位置,求得设计活荷载效应（掌握荷载模式）；试验荷载：在影响线上布设试验荷载,致使布载结果与设计荷载效应之比接近于所期望 的加载效率,并求解试验荷载下的内力；此内力与设计活荷载效应之比为加载效率；2、试验加载方法 1）动载试验动载试验是采纳一辆重量约为350kN 的汽车,按如下 4 种工况进行动载试验： 在桥面上,汽车分别以 20km/h、30km/h 和 40km/h 的行驶速度进行跑车使桥梁产生2 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 受迫振动,量测桥梁的振动频率和振幅； 在桥面上,汽车分别以20km/h 和 30km/h 的行驶速度进行跑车,在简支梁桥跨中紧急刹车使桥梁产生受迫振动,量测桥梁的振动频率和振幅； 试验跨的跨中位置,汽车从约15cm 高的垫木上后轮自由下落对桥梁进行的鼓励振动,量测桥梁的固有振动频率和阻尼； 在桥梁无车辆通行时,桥梁受环境自然鼓励,量测桥梁的固有振动频率；动态测试的测点沿桥跨布置3 个,即在 L/4 ,L/2 ,3L/4 位置布置测点（见图2）,横断面上第 2 车道跑车,第 3 车道安装传感器；大桥的振动信号通过加速度传感器予以测量,并 由运算机进行数据采集和记录,然后在通过动态信号分析软件进行分析,给出桥梁动态试验 结果；新乐路641160624946061212641裕和路230台支座中心线1212跨中支座中心线1台图 2 动载试验传感器测点布置图（尺寸单位：cm）2）静载试验 试验荷载 依据方法中的规定,静载试验荷载一方面应保证结构的安全性,另一方面又应能充分暴露结构承载才能问题,加载效率系数q 取为：qS s t a t0.8q1.05,S在设计荷载城 A 级和人群荷载作用下,运算获得跨中最大正弯矩,设计最大弯矩为 732.5kN.m；考虑现场组织标准车队困难,采纳弯矩等效原就,试验选用4 台约 330kN 加载车辆,按图 3 所示的试验载位进行加载,就运算在该试验荷载作用下,空心板跨中掌握截面的试验弯 矩和试验荷载效率如表 1 所示；3 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 表 1 试验弯矩和效率系数试验掌握截面设计弯试验荷载车载试验弯试验荷矩矩载位跨中kN.m4 台 330kN 布置kN.m载效率A 图 3 0.957 644.5 617 本次试验加载采纳偏置加载；加载分为四级加载；截面人行道桥面中线跨 中 控 制 截 面人行道注：di 为加载分级距离,d1550,d2400,d3300,d4200 图 3 A 载位跨中位置车辆布置图（单位：cm） 测点布置和观测方法A. 应力（应变）观测名师归纳总结 应变测点布置在1#21梁跨中梁底,弯矩较大的10#梁、11 号梁和 12#梁在梁底沿纵4 第 4 页,共 12 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 向布置 3 个测点（一个测点在跨中截面,另两个测点对称跨中测点布置,净距 10cm）,其余各梁在梁底布置 1 个测点, 11 号梁两侧分别沿梁高布置 3 个测点, 12 号梁一侧沿梁高布置 3个测点,全桥共 30 个测点,采纳粘贴弓形应变计的方法观测混凝土的应变,用 JMZX-2001综合测试仪量测各片梁测试断面的混凝土的应变；应变测点位置见图 4；图 4 应变测点布置和测试断面图（单位：cm）B变形观测对于简支梁桥,依据试验方法要求,本次试验沿试验桥跨跨中截面每片小箱梁、弯矩最大的三片梁（ 10#、11#和 12#梁）1/4 跨、3/4 跨和支点的位置布置挠度测点,共计 33 个测点,详细测点布置见图 5；采纳精密水准仪测量；（四）试验步骤1、动载试验1）载位及测点布设挑选试验桥跨的第3 车道为动载加载车道；在第2 车道的 L/4、L/2、3L/4 处各安装拾振仪一个；2）跑车试验挑选一辆载重 30t 的汽车为试验车辆,分别以 道上行使；测得引桥的振动频率,最大动挠度；3）刹车试验 挑选一辆载重 30t 的汽车为试验车辆,分别以20km/h,30km/h,40km/h 的车速在试验车20km/h,30km/h 的车速在试验车道上行驶试验桥跨,并在引桥的跨中位置紧急制动；分别测得引桥的振动频率,最大动挠度；4）跳车试验 挑选一辆载重 30t 的汽车为试验车辆, 将 15cm 高跳板放在试验桥跨第 3 车道跨中, 令试 验车缓慢驶上跳板,待稳固后,使前轮从跳板上自由滑下,同时测得引桥的振动频率及动挠 度；5）在桥梁无车辆通行时,桥梁受环境自然鼓励,量测桥梁的固有振动频率；5 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - A1 600支A25A21341#梁中心线支12800A31342#梁中心线A41343#梁中心线A51344#梁中心线座5#梁中心线座中中A6134心心线线6#梁中心线A71347#梁中心线A81348#梁中心线A91349#梁中心线A22A10桥134A28A31跨支A26A23A11中134A2910#梁中心线支心线A32A24A12134A3011#梁中心线A27A33A1313412#梁中心线座13#梁中心线座中中A14桥134心心线线14#梁中心线跨A15中136心15#梁中心线A16桥134跨16#梁中心线A17中134心线17#梁中心线A18134支A1913418#梁中心线支1座座中中19#梁中心线心心A20桥134线线跨20#梁中心线A21中134心线21#梁中心线60号号台606606606606台背背墙墙前前缘2424cm）缘图 5 挠度观测点的测点布置图（尺寸单位：2、静载试验（1）将加载汽车过地磅称重后,排列于被测试桥跨外 20 米以上；（2）正式加载前,两排四辆加载车辆并排缓慢地来回二次对全桥进行预压,然后非工作人员退场,待一切工作支配就绪,各试验量测外表读数调零,进行第一次空载读数,同6 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 时记录试验的气候温度；（3）正式实施试验加载,每个试验载位采纳偏置进行加载；试验加载分五级进行；每个载位满载后,记录该时间的气候温度；每级汽车荷载驶入指定的区域就位后,稳固15 分钟记录加载后开头试验观测第一次读数,间隔 10 分钟再记录加载的其次次读数,两次读数差均小于前次读数增量的 10时,认为结构变形已趋稳固；此时所记录的数据为试验实测数据；（4）该桥试验的载位满载完成后进行一次卸载,稳固20 分钟后观测应变数据,待应变数据稳固后,量测挠度；测量完成后,记录该时间的气候温度；随着大路运输事业的飞速进展,大路建设进入一个前所未有的大进展阶段,我国依靠自己的力气,建成 了不同结构形式的大跨度悬索桥、斜拉桥、拱桥、连续刚构桥等等,这些桥梁技术复杂,科技含量高,施 工难度大,说明我国桥梁建设技术水平已经迈入世界先进行列；这些大量新建桥梁,特别是新型结构特大 桥,检验其施工质量最有效、最直接的方法就是进行荷载试验；同时随着大量低等级大路市政桥梁被改建 或者扩建,这些服役几十年的桥梁能否连续使用已经成为治理决策部门关注的一件大事；据统计,上世纪 70 岁月以前修建的大量低标准桥梁已达到或者接近设计基准期,在各种不利因素的长期 影响下桥梁结构性能可能发生巨大的变化,有些桥梁已显现不同程度的损耗,甚至其承载才能已大大降低 而逐步演化成为危桥,对这类桥梁急需加以综合评定,以便实行相应的技术改造措施或拆除重建等处理方 案,而对现役桥梁结构进行承载才能评定最有效最直接的方法也就是桥梁荷载试验；概念 桥梁荷载试验按荷载性质分为静载和动载试验两个部分：桥梁静载试验是将静止的荷载作用在桥梁的指定位置上,检测桥梁结构的静力位移、静力应变、 裂缝、沉降等静态参量的试验项目,然后依据相关规范和规程的指标,判定桥梁结构的承载才能以及在荷载作用 下的工作性能；桥梁动载试验就是利用某种激振方法激起桥梁结构的振动,测定桥梁结构的固有频率、阻尼比、动力 冲击系数、动力响应（加速度、动挠度）等动态参量的试验项目,从而宏观的判定桥梁结构的整体刚度与 运营性能桥梁荷载试验又可依据测试对象的不同,分为现场桥梁试验和室内桥梁模型（或部件） 试验,前者多用于既有桥梁检定,后者多用于重要的或新型桥梁的设计阶段,必要时仍可做模型或部件的破坏性 试验；目的1）检验桥梁设计与施工质量 对于一些新建的大、中型桥梁或者具有特别设计的桥梁,在设计施工过程中必定会遇到很多 新的问题,为保证桥梁建设质量,施工过程中往往要求作施工监控；在竣工后一般仍要求进行荷载试验,以检验桥梁整体受力性能和承载才能是否达到设计文件和规范的要求,并把试验结果作为评定工程质量优 劣的主要技术资料和依据；2）判定桥梁结构的实际承载才能 旧桥由于构件局部发生意外损耗,使用过程中产生明显病害,设计荷载等级偏低、原有设计资料 遗失以及需要通过特种车辆等缘由,都有必要通过荷载试验判定构件损耗程度及其承载力、受力性能的下 降幅度,确定其运营荷载等级；同时,荷载试验也是改建、加固设计的重要依据；3）验证桥梁结构设计理论和设计方法7 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 对于桥梁工程中的新结构、新材料和新工艺,应通过荷载试验验证桥梁的运算图式是否正确,材料性能是否与理论相符,施工工艺是否达到预期目的；对相关理论问题的深化讨论,往往也需要大量荷 载试验的实测数据；主要内容 第一阶段 考察和预备阶段 其次阶段 加载试验和观测阶段 第三阶段 分析及总结阶段 第一阶段1、试验孔（墩）的挑选 对于多孔桥梁,一般同一跨径挑选一孔（或墩）进行加载试验；挑选时应综合考虑以下因素：（1）该孔（或墩）运算受力最不利；（2）该孔（或墩）施工质量较差、缺陷较多或病害较为严峻；（3）该孔（或墩）便于搭设脚手架,便于设置测点或便于实施加载；挑选试验孔的工作与制定方案前的调查工作结合进行；2、加载方案的制定在挑选了加载孔（或墩）后,需进行详细加载方案的分析和运算,这是荷载试验前期预备中最 重要,也是最核心的部分；方案的制定主要包含如下的几个方面：（1）荷载试验工况的确定 a）简支梁桥 跨中正弯矩工况 1/4L 最大正弯矩工况 支点最大剪力工况 桥墩最大竖向反力工况b）连续梁桥 主跨跨中最大正弯矩工况 主跨支点负弯矩工况 主跨桥墩最大竖向反力工况 主跨支点最大剪力工况 边跨最大正弯矩工况c）悬臂梁桥（ T 型刚构桥）8 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 支点（墩顶）最大负弯矩工况 锚固孔跨中最大正弯矩工况 支点（墩顶）最大剪力工况 挂孔跨中正弯矩工况d）无铰拱桥 跨中最大正弯矩工况 拱脚最大负弯矩工况 拱脚最大推力工况 正负挠度肯定值之和最大工况e）刚架桥（包括斜腿刚架和刚构- 拱式组合体系）跨中截面最大弯矩工况 柱腿截面最大应力工况 支点邻近截面最大应力工况（2）试验荷载等级的确定 掌握荷载的确定 为了保证试验的成效,必需先确定试验 的掌握荷载,掌握桥梁设计的荷载有以下几 种：9 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - a. 汽车和人群（标准设计荷载）b. 挂车或履带车（标准设计荷载）c. 需通行的特别重型车辆 分别运算以上几种荷载对结构掌握截面产 生的内力（或变形）的最不利值,进行比 较,取其最不利者对应的荷载为掌握荷载；静载试验效率的确定一般要求加载试验所用荷载依据设计标准荷载的最不利效为了达到抱负的试验成效,应值进行等效换算,使试验荷载在主要掌握截面产生的运算效应与其相近,其接近程度一般用静载试验效 率 q来表示：.交通部大路旧桥承载才能鉴定方法（试行）要求静载试验效率 q一般在 0.801.05范畴内,试验效率一般不宜小于 0.95；. 对于病害比较明显的旧桥,为确保荷载试验过程中的安全,需依据相关规范对旧桥的承 载才能进行检算,初步确定当前桥梁结构的承载力,保证试验荷载效应不超过结构承载力,进而 合理确定荷载试验的静载试验效率系数；静载加载分级与掌握 . . 为了加载的安全和明白结构应变和变位随荷载增加的变化关系,对桥梁荷 载试验的各试验工况的加载应分级进行；一般可按最大掌握截面内力荷载工况均分为 45 级,对 桥梁的调查和验算工作不充分或桥况较差,应尽量增多加载分级,必要可在加载车辆未到达预定 加载位置前分次对掌握测点进行读数监控,以确保试验的安全；3、搭设脚手架和测试支架 . 脚手架和测试支架应当分开搭设互不影响,脚手架和测试支架应有足够的强度、刚 度和稳固性；脚手架应保证工作人员的安全、便利操作；测试支架要满意外表安装的需要,且保 证在试验时不受干扰；桥下净空较高,不易搭设脚手架时可采纳轻巧活动吊架；如有需要仍须设 置遮挡阳光的设备,雨季仍须实行措施防雨防水；10 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - . 4、静载试验加载位置的放样和卸载位置的支配 . 静载试验前应在桥面上对加载位置进行放样,以便于加载试验的顺当进行；如加载 工况较多,可预先放样,且标识工况名称以区分不同加载工况时的荷载位置；. 静载试验荷载卸载的安放位置应预先支配；卸载位置的挑选既要考虑加卸载便利,离加载位置近些,又要使安放的荷载不影响试验孔（或墩）的受力,一般可将荷载安放在桥台后 一段距离处；对于多孔桥,如有必要可将荷载停放在桥孔上,一般应停放在距试验孔较远处以不影响试验观测为度；. 5、试验人员组织和分工 . 桥梁的荷载试验是一项技术性较强的工作,应组织特地的桥梁试验队伍来承担,依据各试验 人员的特进步行分工,每人分管的外表数目除考虑便于进行观测外,应尽量使每人对分管外表进 行一次观测所需时间大致相同；在试验前,应对各仪器进行演练和调试,试验中,设试验总指挥 1人,其它人员的配备可依据详细情形而定 . 6、其它预备工作 . 加载试验的安全设施、供电照明设施、通讯联络设施、桥面交通管制等工作应依据荷载试验 的需要进行预备；. 其次阶段. 在完成预备工作后,即可进行试验加载和观测；加载试验应在现场指挥的统一指挥下有秩序 进行,现场总指挥应检查不同分工的测试人员是否各司其职,交通治理、加载（或司机）和联络人员是否到位,加载设备、通讯设备和电源（包括备用电源）是否预备妥当,加载位置测点放样 和测试仪器安装是否正确；然后利用过往车辆对各测点进行预先演练,观看其规律性,使整个测 试系进入正常工作状态；然后记录气候天气情形和试验开头时间,进行正式试验；第三阶段 通过静载试验得到的原始数据、文字和图像描述材料是荷载试验最重要的资料；虽然它们是牢靠的,但这些原始资料数量巨大,不直观,不能直接用于评定承载才能,故进行承载才能评定前必 须对它们进行分析处理,得出直接进行承载才能评定的指标,以满意承载力评定的需要；动载试验桥梁结构的动力荷载试验是讨论桥梁结构的自振特性和车辆动力荷载与桥梁结构的联合振动 特性；这些测试结果是判定桥梁结构运营状况和承载特性的重要指标；主要试验项目包括：（1）桥梁结构动力反应的测定,包括动位移、动应力和冲击系数等；（2）测定桥跨结构的自振特性,包括自振频率、振型和阻尼特性等；（3）测定动荷载本身的动力特性,包括动力荷载的大小、频率及作用规律等；（4）疲惫性能试验：主要测试结构和构件的疲惫性能；动力荷载试验一般偏重于 1、2 两项,对于铁路桥梁,第 3 项要实测机车在桥上的制动力 和与旅客舒服度有关的列车过桥时车桥联合振动的动位移和动应力的时程曲线,第 4 项一般只在 试验室对桥梁构件进行疲惫试验；.动力荷载试验一般主要通过跑车、跳车、刹车和脉动试验来进行；（ 1）跑车：试验车辆以不同的时速通过测试桥梁；.（ 2）跳车：在预定激振位置放置一块 15cm 高直角三角木,试验车辆以不同的速度行驶,后轮越过三角木后立刻刹车；.（ 3）刹车：车辆紧急制动；.（ 4）脉动试验：桥梁空载工况下,受风、地面微振等环境因素的影响,桥梁所受的激励是平稳的各态历经宽带随机鼓励,结构响应的主谐量,是在其固有频率邻近的微振动,通过拾 振器、放大器放大近万倍,记录桥梁受环境影响下的振动时程曲线,通常称脉动试验；四、 桥梁荷载试验的主要仪器设备检测仪器与设备 检测项目11 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 东华静态应变测试系统DH3816 应力测试长、短标距应变片 电测位移计（ YHD-100 ）挠度测试 光电挠度仪全站仪东方所动态测试系统INV-306U 自振频率测试891-型拾振器冲击系数测试DLF-8 型电荷放大器阻尼比测试DH3817 动静态应变仪（1）必需全面系统搜集试验桥梁的设计、竣工资料,历年大修理资料,改扩建资料,没有资 料时需向桥梁邻近群众调查桥梁的建造岁月等资料；（2）对被试验桥梁必需进行认真的检查,分析病害对承载才能的影响,为制定符合实际的加 载方案做预备；（3）制定符合规范而又安全的加载方案；（4）加载时必需逐步分级加载,实时跟踪分析各掌握测点应变、变形,发觉反常应暂行试验 直至终止加载试验、确保安全；12 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 12 页