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建筑5 桥梁结构荷载试验 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望桥梁结构静载试验的基本任务是：桥梁结构静载试验的基本任务是：测定挠度，可以了解结构的刚度并分析结构的弹测定挠度，可以了解结构的刚度并分析结构的弹性和非弹性性质。挠度的不正常发展还能说明结构性和非弹性性质。挠度的不正常发展还能说明结构中的局部现象；中的局部现象；测定转角可以用来分析超静定结构；测定转角可以用来分析超静定结构；控制断面的最大应变和应变沿断面的分布规律是控制断面的最大应变和应变沿断面的分布规律是我们推断结构极限强度的重要指标。我们推断结构极限强度的重要指标。桥梁结构动载试验的基本任务是：桥梁结构动载试验的基本任务是：测定动荷载的动力特性，即引起结构产生振动的测定动荷载的动力特性，即引起结构产生振动的作用力的数值、方向、频率和作用规律；作用力的数值、方向、频率和作用规律；测定结构的动力特性，即结构或构件的自振频率、测定结构的动力特性，即结构或构件的自振频率、阻尼特性及固有振型；阻尼特性及固有振型；测定结构在动荷载作用下的强迫振动响应，如振测定结构在动荷载作用下的强迫振动响应，如振幅、动应变、冲击系数及疲劳性能等。幅、动应变、冲击系数及疲劳性能等。桥梁荷载试验可大致分为三个阶段：桥梁结构的考察、试验方案设计及试验准备阶段；加载试验与观测阶段；实验结果的分析与总结阶段。5-1 桥梁结构的考察、试验设计与准备桥梁结构的考察、试验设计与准备一、荷载试验的准备工作一、荷载试验的准备工作荷载试验正式进行之前应做好一下准备工作：荷载试验正式进行之前应做好一下准备工作：1、试验孔（或墩）的选择、试验孔（或墩）的选择 对于多孔桥梁中跨径相同的桥孔（或墩）可选对于多孔桥梁中跨径相同的桥孔（或墩）可选1-3孔孔具有代表性的桥孔（或墩）进行加载试验。选择时具有代表性的桥孔（或墩）进行加载试验。选择时应综合考虑以下因素：应综合考虑以下因素：（1）该孔（或墩）计算受力最不利；）该孔（或墩）计算受力最不利；（2）该孔（或墩）施工质量较差，缺陷较多或病害）该孔（或墩）施工质量较差，缺陷较多或病害较严重；较严重；（3）该孔（或墩）便于搭设脚手架，便于实测。）该孔（或墩）便于搭设脚手架，便于实测。2、搭设脚手架和测试支架、搭设脚手架和测试支架 脚手架和测试支架应分开搭设互不影响，并应具有脚手架和测试支架应分开搭设互不影响，并应具有 足够的强度、刚度和稳定性。足够的强度、刚度和稳定性。3、静载试验加载位置的放样和卸载位置的安排、静载试验加载位置的放样和卸载位置的安排4、试验人员组织及分工、试验人员组织及分工5、其他准备工作、其他准备工作 安全设施、供电照明设施、通信联络设施、桥面交通安全设施、供电照明设施、通信联络设施、桥面交通管制等工作。管制等工作。二、试验对象的考察二、试验对象的考察1 1、技术文件和资料的收集、技术文件和资料的收集2 2、桥梁结构现状调查、桥梁结构现状调查（1 1）用直观或量测的方法确定结构各部分的几何形状及相互位）用直观或量测的方法确定结构各部分的几何形状及相互位置偏差；置偏差；（2 2）确定墩台的空间位置和距离、记录有无沉降、隆起、倾确定墩台的空间位置和距离、记录有无沉降、隆起、倾斜和转动等；斜和转动等；（3 3）观察圬工体的外表质量；）观察圬工体的外表质量；（4 4）考察现有的损伤、裂缝、蜂窝、麻面、钢筋外露、混凝土）考察现有的损伤、裂缝、蜂窝、麻面、钢筋外露、混凝土保护层不够的地方、漏水的地方等；保护层不够的地方、漏水的地方等；（5 5）用非破损检验的方法确定结构或构件混凝土实际强度是否用非破损检验的方法确定结构或构件混凝土实际强度是否与设计文件相符。与设计文件相符。（6 6）考察支座的位置、尺寸、有无损伤、活动支座是否灵活、）考察支座的位置、尺寸、有无损伤、活动支座是否灵活、排水是否符合要求、伸缩缝工作情况是否良好；排水是否符合要求、伸缩缝工作情况是否良好；（7 7）实测结构材料的实际强度及弹性模量等重要的物理力学性）实测结构材料的实际强度及弹性模量等重要的物理力学性能指标。能指标。三、加载方案设计三、加载方案设计 1 1、确定试验荷载、确定试验荷载 为保证荷载试验的效果，必须首先确定试验荷载。试为保证荷载试验的效果，必须首先确定试验荷载。试验荷载可以取控制荷载。依据汽车和人群（标准设计验荷载可以取控制荷载。依据汽车和人群（标准设计荷载）、挂车或履带车（标准设计荷载）及需通行的荷载）、挂车或履带车（标准设计荷载）及需通行的特殊重型车辆分别多特殊重型车辆分别多结构截面产生的内力（或变形）结构截面产生的内力（或变形）的最不利值对应的荷载的最不利值对应的荷载作为作为控制荷载控制荷载。而动载试验以。而动载试验以汽车荷载作为控制荷载。当客观条件所限，采用的试汽车荷载作为控制荷载。当客观条件所限，采用的试验荷载与控制荷载有差别时，为保证是呀效果，在选验荷载与控制荷载有差别时，为保证是呀效果，在选择试验荷载的大小和加载的位置时采用静载试验效率，择试验荷载的大小和加载的位置时采用静载试验效率，动载试验荷载效率进行控制。动载试验荷载效率进行控制。2 2、加载形式与控制、加载形式与控制 试验荷载载位有两种形式：试验荷载载位有两种形式：沿桥轴方向加载，沿桥轴方向加载，垂直于桥轴方向加载。设计加垂直于桥轴方向加载。设计加载时除注意试验荷载纵向加载位置外，同时还要注意荷载时除注意试验荷载纵向加载位置外，同时还要注意荷载横向加载图式，横向加载图示有载横向加载图式，横向加载图示有对称和偏心加载对称和偏心加载。分级控制的原则如下：分级控制的原则如下：当加载分级较为方便时，可按最大控制截面内力荷当加载分级较为方便时，可按最大控制截面内力荷载工况分为载工况分为4 45 5级；级；使用载重车加载，车辆承重有困难时也可分为使用载重车加载，车辆承重有困难时也可分为3 3级加级加载；载；如果桥梁的调查和验算工作不充分，或桥况较差，如果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，且最大内力不应超过控制荷载作应尽量增多加载分级，且最大内力不应超过控制荷载作用下的最不利内力。用下的最不利内力。最好每级加载后卸载，也可逐级加载，达到最大最好每级加载后卸载，也可逐级加载，达到最大荷载后逐级卸载。每级加载应具有一定的时间间隔，荷载后逐级卸载。每级加载应具有一定的时间间隔，一保证加载后桥梁结构能充分变形并达到稳定。（一一保证加载后桥梁结构能充分变形并达到稳定。（一般般10min15min10min15min）。）。动载试验一般安排汽车车列（对小跨径桥也可用动载试验一般安排汽车车列（对小跨径桥也可用单车）在不同车速时的跑车试验，跑车时速一般为单车）在不同车速时的跑车试验，跑车时速一般为5km5km、10km10km、20km20km、30km30km、40km40km、50km50km。（。（一般最大一般最大为为0.60.6倍设计车速倍设计车速）四、测点设置四、测点设置 主要测点的布设应能控制结构的最大应力（应变）和最大挠主要测点的布设应能控制结构的最大应力（应变）和最大挠度（或位移），测点的布设不宜过多，但要保证观测质量，集度（或位移），测点的布设不宜过多，但要保证观测质量，集中常用桥梁体系的主要测点布设如下：中常用桥梁体系的主要测点布设如下：静载测点：静载测点：1 1、简支梁桥、简支梁桥跨中挠度、支点沉降、跨中截面应变；跨中挠度、支点沉降、跨中截面应变；附加测点：附加测点：1/41/4截面挠度和应变截面挠度和应变2 2、连续梁桥、连续梁桥跨中挠度、支点沉降、跨中和支点截面应变；跨中挠度、支点沉降、跨中和支点截面应变；附加测点：边跨最大变形和最大内力截面的挠度和应力附加测点：边跨最大变形和最大内力截面的挠度和应力3 3、悬臂梁桥、悬臂梁桥悬臂端部挠度、支点沉降、支点截面应变；悬臂端部挠度、支点沉降、支点截面应变；附加测点：附加测点：1/41/4截面挠度和应变截面挠度和应变4 4、拱、拱 桥桥跨中与跨中与1/41/4截面处挠度、拱顶、截面处挠度、拱顶、1/41/4截面和拱脚截截面和拱脚截面应变。面应变。附加测点：附加测点：1/81/8截面挠度和应变截面挠度和应变 动载测点：动载测点：1 1、简支梁桥、简支梁桥跨中挠度、支点沉降、跨中截面应变；跨中挠度、支点沉降、跨中截面应变；附加测点：附加测点：1/41/4截面挠度和应变截面挠度和应变2 2、连续梁桥、连续梁桥跨中挠度、支点沉降、跨中和支点截面应变；跨中挠度、支点沉降、跨中和支点截面应变；附加测点：边跨最大变形和最大内力截面的挠附加测点：边跨最大变形和最大内力截面的挠度和应力度和应力3 3、悬臂梁桥、悬臂梁桥悬臂端部挠度、支点沉降、支点截面应变；悬臂端部挠度、支点沉降、支点截面应变；附加测点：附加测点：1/41/4截面挠度和应变截面挠度和应变4 4、拱、拱 桥桥跨中与跨中与1/41/4截面处挠度、拱顶、截面处挠度、拱顶、1/41/4截面和拱脚截面和拱脚截面应变。截面应变。附加测点：附加测点：1/81/8截面挠度和应变截面挠度和应变5-2 5-2 加载试验与观测加载试验与观测 桥梁静动载试验在前期的准备工作以及试验方案桥梁静动载试验在前期的准备工作以及试验方案完成后，就可以依照试验方案进行现场加载试验。加完成后，就可以依照试验方案进行现场加载试验。加载试验通常先做静载，再做动载。载试验通常先做静载，再做动载。1 1、静载试验程序、静载试验程序 预压试验预压试验 消除非弹性变形影响，设备现场校消除非弹性变形影响，设备现场校验，检测仪器、设备的灵敏度和可靠性；验，检测仪器、设备的灵敏度和可靠性；正式加载试验正式加载试验 按照第一个至最后一个工况次按照第一个至最后一个工况次序逐一完成结构的静载试验，试验遵循如下规定：序逐一完成结构的静载试验，试验遵循如下规定：试验荷载分级试验荷载分级 试验实施过程中应按照试验方案指定的试验实施过程中应按照试验方案指定的分级加载方式进行加载试验。分级加载方式进行加载试验。试验控制试验控制 第一级荷载施加后，观察结构的反应（应第一级荷载施加后，观察结构的反应（应变、挠度、裂纹），确定第二、三级荷载的施加方式变、挠度、裂纹），确定第二、三级荷载的施加方式（是否施加及施加位置），确保结构安全。（是否施加及施加位置），确保结构安全。应变采集应变采集 待反应稳定后，每级荷载下采用静态应变待反应稳定后，每级荷载下采用静态应变测试系统记录结构应变测试系统记录结构应变3 3次，两次时间间隔为次，两次时间间隔为5 5分钟。分钟。位移采集位移采集 每级荷载下记录各位移传感器的变化值。每级荷载下记录各位移传感器的变化值。裂纹观察裂纹观察 记录试验跨梁体在无试验荷载作用时的初记录试验跨梁体在无试验荷载作用时的初始裂纹状态，观测试验荷载加载阶段和卸载后的各箱裂始裂纹状态，观测试验荷载加载阶段和卸载后的各箱裂纹的出现情况和变化。纹的出现情况和变化。车位记录车位记录 各级荷载施加完成后，量测车辆实际加载各级荷载施加完成后，量测车辆实际加载位置，并详细记录。位置，并详细记录。静载试验注意事项：静载试验注意事项：试验车辆行进至规定位置后，必须立即关闭发动试验车辆行进至规定位置后，必须立即关闭发动 机；机；数据记录人员对所记录结果进行实时分析对比，数据记录人员对所记录结果进行实时分析对比，出出 现异常数据时及时报告试验总指挥；现异常数据时及时报告试验总指挥；记录数据的编号应与测点图所列编号一致。记录数据的编号应与测点图所列编号一致。每级试验时间间隔必须大于每级试验时间间隔必须大于1010分钟。分钟。2 2、动载试验程序、动载试验程序 预跑车预跑车 设备现场校验，检测仪器、设备的灵设备现场校验，检测仪器、设备的灵敏度和可靠性，参数设置的适宜性；敏度和可靠性，参数设置的适宜性；跑车试验跑车试验 车辆从以车辆从以20kM/h20kM/h、30kM/h30kM/h、40kM/h40kM/h速度通行，记录结构动应变和动挠度值；速度通行，记录结构动应变和动挠度值；跳车试验跳车试验 车辆以车辆以20kM/h20kM/h速度通行，跳过速度通行，跳过10cm10cm高三角垫木后记录结构动应变和动挠度反应；高三角垫木后记录结构动应变和动挠度反应；制动试验制动试验 车辆以车辆以30kM/h30kM/h速度通行，在指定位速度通行，在指定位置紧急制动后记录结构动应变和动挠度反应置紧急制动后记录结构动应变和动挠度反应 脉动测试脉动测试动载试验注意事项：动载试验注意事项：每次试验行进车辆必须出桥，才能减速制动；每次试验行进车辆必须出桥，才能减速制动；每次试验时间间隔必须大于每次试验时间间隔必须大于1010分钟。分钟。5-3 5-3 实验结果的分析与总结实验结果的分析与总结 1 1、根据桥梁结构的构造形式，对桥跨结构进行了四方面的检、根据桥梁结构的构造形式，对桥跨结构进行了四方面的检测工作：测工作：结构外观与外形尺寸检测；结构外观与外形尺寸检测；结构线形及强度的检测；结构线形及强度的检测；桥跨结构静力性能检测分析；桥跨结构静力性能检测分析；桥跨结构动力性能检测分析。桥跨结构动力性能检测分析。2 2、试验测试分析结果综述如下：、试验测试分析结果综述如下：（1 1）桥梁结构检查）桥梁结构检查在进行现场荷载试验前，对桥跨结构进行了以下几个方面的在进行现场荷载试验前，对桥跨结构进行了以下几个方面的检查检查/检测工作：检测工作：量测了桥跨的主要轮廓尺寸；量测了桥跨的主要轮廓尺寸；测定了主要构件混凝土的强度；测定了主要构件混凝土的强度；检查了混凝土的表面质量及裂纹状况；检查了混凝土的表面质量及裂纹状况；测定了全桥的线形变化情况。测定了全桥的线形变化情况。2 2、静载试验成果及分析、静载试验成果及分析静载试验检测了桥跨结构在试验荷载作用下的如下反应：静载试验检测了桥跨结构在试验荷载作用下的如下反应：桥跨结构的荷载变形反应；桥跨结构的荷载变形反应；桥跨结构的荷载应力反应；桥跨结构的荷载应力反应；桥跨结构的荷载裂纹特性。桥跨结构的荷载裂纹特性。3 3、动载试验成果及分析、动载试验成果及分析动载试验测试了桥跨的动力特性及车辆荷载下的动力反应，动载试验测试了桥跨的动力特性及车辆荷载下的动力反应，有关结果分述如下：有关结果分述如下：结构动力特性结构动力特性 在受检桥孔的跨中，放置竖向传感器，测试了桥跨结构在不在受检桥孔的跨中，放置竖向传感器，测试了桥跨结构在不同车辆行进条件下的结构振动反应，通过对所记录的振动时同车辆行进条件下的结构振动反应，通过对所记录的振动时程反应曲线的分析，得到结构自由振动的基本性态。程反应曲线的分析，得到结构自由振动的基本性态。结构动力反应结构动力反应通过对测点动应变与动位移时程曲线的分析，推得了受测桥通过对测点动应变与动位移时程曲线的分析，推得了受测桥跨的荷载冲击系数。跨的荷载冲击系数。4 4、试验鉴定报告编写、试验鉴定报告编写