蘭草溪大橋荷載試驗方案(修改)

1、蘭草溪大橋橋梁荷載試驗方案重慶市建設(shè)工程質(zhì)量檢驗測試中心2011年2月目 錄1 工程概況12靜載試驗的性質(zhì)與目的13 試驗依據(jù)34 載試驗設(shè)計35 橋梁靜載試驗實施方案86橋梁動力試驗187 主要試驗設(shè)備208 協(xié)作方有關(guān)準(zhǔn)備工作219檢測工期安排212蘭草溪大橋荷載試驗方案1 工程概況蘭草溪大橋向東通往長嶺崗隧道，跨越低洼山谷。橋梁為左右兩幅分離三聯(lián)設(shè)計，左幅立面布置為（235+40+235）+（35+340+35）+（235+40+35+30）米的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋，右幅立面布置為（235+40+235）+（235+240+35）+（235+240+35+30）米的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁

2、橋， 全橋上部結(jié)構(gòu)均采用部分預(yù)應(yīng)力A類構(gòu)件設(shè)計和后張法施工。單幅橋面寬度為3.0m(人行道)+ 12m（車行道）+ 0.5m(防撞護(hù)欄)=15.5m，瀝青混凝土橋面鋪裝。較高墩柱采用H型矩形雙柱設(shè)計，較矮墩柱為型墩柱。左右幅橋臺均采用重力式U型臺。橋墩基礎(chǔ)采用人工挖孔樁。箱梁采用C50混凝土，臺帽采用C40混凝土，橋墩、樁基、擋塊、臺帽、承臺、搭板采用C30混凝土；橋臺臺身采用C25片石混凝土，護(hù)欄采用C25混凝土。 橋梁設(shè)計荷載：城-A級，人群荷載3.5kN/m2。橋梁立面示意圖如圖1-1、1-2所示。 2靜載試驗的性質(zhì)與目的本橋試驗的性質(zhì)為工程驗收的荷載試驗。試驗?zāi)康陌ǎ海?）檢驗橋梁主

3、體結(jié)構(gòu)受力狀況和承載能力是否符合設(shè)計要求。（2）檢驗結(jié)構(gòu)體系在試驗荷載作用下的實際工作狀態(tài)，為科學(xué)地評價結(jié)構(gòu)的使用階段應(yīng)力，剛度和變形提供資料，同時也為評價工程的施工質(zhì)量、設(shè)計的可靠和合理性以及竣工鑒定提供可靠依據(jù)。24圖1-1 蘭草溪大橋左幅立面示意圖（cm）圖1-2 蘭草溪大橋右幅立面示意圖（cm）3 試驗依據(jù)本次橋梁試驗工作依據(jù)、參照下列規(guī)范及技術(shù)文件執(zhí)行：1） 蘭草溪大橋施工圖（林同棪國際工程咨詢有限公司、重慶市市政設(shè)計研究院，2007.12）2） 大跨徑混凝土橋梁的試驗方法（“鐵組”YC4-4/1978科研專題）；3） 公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（JTG B01-2003）；4） 公路橋涵設(shè)計

4、通用規(guī)范（JTG D60-2004）；5） 公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范（JTG D62-2004）；6） 城市橋梁設(shè)計荷載標(biāo)準(zhǔn)（CJJ77-98）；7） 城市橋梁工程施工與質(zhì)量驗收規(guī)范（CJJ 2-2008）；8） 公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范（JTJ024-85）；9） 建筑結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 50344-2004）；10） 相關(guān)設(shè)計文件。4 載試驗設(shè)計4.1 靜載試驗內(nèi)容根據(jù)竣工荷載試驗的性質(zhì)和本橋的結(jié)構(gòu)受力特點，靜載試驗是對連續(xù)箱梁施加靜力試驗荷載并進(jìn)行相關(guān)的結(jié)構(gòu)性能測試。本次靜載試驗擬進(jìn)行以下項目：（1）箱梁控制截面的混凝土應(yīng)力測試； （2）箱梁控制截面處的撓度測試

5、（包括支座位移測試）；（3）觀測箱梁、橋墩裂縫情況及其發(fā)展。4.2 試驗跨孔選擇及試驗工況根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)特點，分別對左、右幅橋梁進(jìn)行試驗，確定20個試驗加載截面，各試驗工況見表4-1。表4-1 試驗工況表試驗橋梁工況編號試驗截面?zhèn)渥⒆蠓鶚虻谝宦?lián)工況一（01）35m跨最大正彎矩截面靠防撞欄桿側(cè)布載工況二（23）40m跨最大正彎矩截面靠防撞欄桿側(cè)布載工況三1#墩頂最大負(fù)彎矩截面靠防撞欄桿側(cè)布載第二聯(lián)工況四（56）35m跨最大正彎矩截面靠防撞欄桿側(cè)布載工況五（56）35m跨最大正彎矩截面靠人行道側(cè)布載工況六（89）40m跨最大正彎矩截面靠防撞欄桿側(cè)布載工況七6#墩頂最大負(fù)彎矩截面靠防撞欄桿側(cè)布載第三聯(lián)

6、工況八（1011）35m跨最大正彎矩截面靠防撞欄桿側(cè)布載工況九（1213）40m跨最大正彎矩截面靠防撞欄桿側(cè)布載工況十13#墩頂最大負(fù)彎矩截面靠防撞欄桿側(cè)布載右幅橋第一聯(lián)工況一（01）35m跨最大正彎矩截面靠防撞欄桿側(cè)布載工況二（23）40m跨最大正彎矩截面靠防撞欄桿側(cè)布載工況三1#墩頂最大負(fù)彎矩截面靠防撞欄桿側(cè)布載第二聯(lián)工況四（78）40m跨最大正彎矩截面靠防撞欄桿側(cè)布載工況五（910）35m跨最大正彎矩截面靠防撞欄桿側(cè)布載工況六9#墩頂最大負(fù)彎矩截面靠防撞欄桿側(cè)布載第三聯(lián)工況七（1011）35m跨最大正彎矩截面靠防撞欄桿側(cè)布載工況八（1011）35m跨最大正彎矩截靠人行道側(cè)布載工況九（12

7、13）40m跨最大正彎矩截面靠防撞欄桿側(cè)布載工況十11#墩頂最大負(fù)彎矩截面靠防撞欄桿側(cè)布載4.3 測點布置4.3.1 箱梁撓度測點布置箱梁豎向撓度測點布置：分別在圖4-1、圖4-2所示左右幅箱梁橋各加載截面、兩端支座截面設(shè)置撓度測點，采用精密電子水準(zhǔn)儀測讀荷載作用下橋面撓曲變形，需做偏載試驗的跨孔分別在行車道靠防撞欄桿一側(cè)、行車道靠人行道一側(cè)布置測點，其他各跨測試截面測點在行車道靠防撞欄桿一側(cè)設(shè)置，共設(shè)置撓度測點斷面42個，布置測點44個。4.3.2 應(yīng)變測點分別在圖4-3、4-4所示左右幅橋梁各加載截面設(shè)置應(yīng)變測點，應(yīng)變測量采用安裝混凝土表面應(yīng)變計的方式測試。各截面應(yīng)變測點具體布置如圖4-5

8、、圖4-6所示，共計18個測試截面，共計60個測點。圖4-5 跨中截面應(yīng)變測點布置示意圖圖4-6 墩頂截面應(yīng)變測點布置示意圖圖4-1 蘭草溪大橋左幅橋撓度測試截面示意圖（cm）圖4-2 蘭草溪大橋右幅橋撓度測試截面示意圖（cm）圖4-3 蘭草溪大橋左幅橋應(yīng)變測試截面示意圖（cm）圖4-4 蘭草溪大橋右幅橋應(yīng)變測試截面示意圖（cm）5 橋梁靜載試驗實施方案5.1 靜載試驗荷載的確定原則本次靜載試驗施加的試驗荷載是由車輛荷載組成，即采用滿足載重量要求（重約300KN）的汽車進(jìn)行加載。就某一檢驗項目而言，其所需的車輛數(shù)，根據(jù)設(shè)計荷載產(chǎn)生的該檢驗項目的最不利效應(yīng)值按下式所定的原則等效換算而得。0. 8

9、1.0 式中： 為靜力試驗荷載效率； Sstate為荷載試驗作用下某一檢驗項目最大計算效應(yīng)； S為設(shè)計控制荷載作用下該檢驗項目的最不利計算效應(yīng)值； 為規(guī)范采用的沖擊系數(shù)。5.2 設(shè)計控制荷載依據(jù)現(xiàn)行規(guī)范及設(shè)計資料，橋跨結(jié)構(gòu)由城-A控制設(shè)計。5.3 加載車輛本試驗采用總重為300kN汽車作為試驗荷載（車型立面示意圖見圖5-1，車輛參數(shù)如表5-1）。需提前落實車輛以及車輛載重事宜，并提供車皮載重后可滿足加載要求后的過磅單（加蓋稱重單位印章）。圖5-1 試驗用車示意圖表5-1 加載車輛參數(shù)表項 目參 數(shù) 要 求加載車數(shù)量（臺）9臺前后軸距a（m）3.80前軸重（t）6.0中、后軸重（t）12.0整車

10、總重（t）30.0后軸重允許誤差（t）0.5總重允許誤差（t）0.55.4 加載程序及持續(xù)時間橋梁預(yù)壓采用2輛加載車，橫橋向?qū)ΨQ并排由一端橋頭出發(fā)，過橋進(jìn)行預(yù)加載試驗，汽車行駛控制車速為5km/h。正式加載時，每個試驗工況分三級加載，一級卸載。在同一級荷載作用期間，梁體在最后5分鐘內(nèi)的變位（應(yīng)變）增量小于前一個5分鐘內(nèi)變位（應(yīng)變）增量的15%，或小于所用量測儀器的最小分格值，可認(rèn)為其變位（應(yīng)變）達(dá)到相對穩(wěn)定，方可進(jìn)入下一級加載。5.5車輛加載位置（1）車輛橫向布置靠人行道側(cè)及防撞欄桿側(cè)車輛橫向布置分別如圖5-2、圖5-3所示。圖5-2 車輛加載橫向布置圖1(單位：mm)圖5-3 車輛加載橫向布

11、置圖2(單位：mm)（2）車輛縱向布置本次靜載試驗施加的試驗荷載是由車輛荷載組成。就某一檢驗項目而言，其所需的車輛數(shù)及加載位置，根據(jù)設(shè)計荷載產(chǎn)生的該檢驗項目的最不利效應(yīng)值按一定的荷載效率等效換算而得到。經(jīng)計算分析，確定左幅橋工況一工況十各級荷載車輛加載縱向位置如圖5-4圖5-12所示，右幅橋工況一工況十各級荷載車輛加載縱向位置如圖5-13圖5-21所示，各工況分3級加載，一級卸載。荷載效率計算如表5-2所示。表5-2 試驗荷載效率表橋跨工況編號試驗截面用車數(shù)量荷載效率左幅橋工況一（01）35m跨最大正彎矩截面60.92工況二（23）40m跨最大正彎矩截面60.87工況三1#墩頂最大負(fù)彎矩截面9

12、0.99工況四（56）35m跨最大正彎矩截面60.92工況五（56）35m跨最大正彎矩截面60.92工況六（89）40m跨最大正彎矩截面60.89工況七6#墩頂最大負(fù)彎矩截面90.95工況八（1011）35m跨最大正彎矩截面60.92工況九（1213）40m跨最大正彎矩截面60.87工況十13#墩頂最大負(fù)彎矩截面90.99右幅橋工況一（01）35m跨最大正彎矩截面60.92工況二（23）40m跨最大正彎矩截面60.87工況三1#墩頂最大負(fù)彎矩截面90.99工況四（78）40m跨最大正彎矩截面60.87工況五（910）35m跨最大正彎矩截面60.90工況六9#墩頂最大負(fù)彎矩截面90.95工況七（

13、1011）35m跨最大正彎矩截面60.92工況八（1011）35m跨最大正彎矩截60.92工況九（1213）40m跨最大正彎矩截面60.87工況十11#墩頂最大負(fù)彎矩截面90.99圖5-4 左幅橋工況一最終加載位置示意圖(單位：mm)圖5-5 左幅橋工況二最終加載位置示意圖(單位：mm) 圖5-6 左幅橋工況三最終加載位置示意圖(單位：mm)圖5-7 左幅橋工況四、五最終加載位置示意圖(單位：mm)圖5-8 左幅橋工況六最終加載位置示意圖(單位：mm)圖5-9 左幅橋工況七最終加載位置示意圖(單位：mm)圖5-10 左幅橋工況八最終加載位置示意圖(單位：mm)圖5-11 左幅橋工況九最終加載位

14、置示意圖(單位：mm) 圖5-12 左幅橋工況十最終加載位置示意圖(單位：mm)圖5-13 右幅橋工況一最終加載位置示意圖(單位：mm)圖5-14 右幅橋工況二最終加載位置示意圖(單位：mm) 圖5-15 右幅橋工況三最終加載位置示意圖(單位：mm)圖5-16 右幅橋工況四最終加載位置示意圖(單位：mm)圖5-17 右幅橋工況五最終加載位置示意圖(單位：mm)圖5-18 右幅橋工況六最終加載位置示意圖(單位：mm)圖5-19 右幅橋工況七、八最終加載位置示意圖(單位：mm)圖5-20 右幅橋工況九最終加載位置示意圖(單位：mm) 圖5-21 右幅橋工況十最終加載位置示意圖(單位：mm)5.6靜

15、荷載試驗中止條件 在試驗過程中，出現(xiàn)以下情況中的任一種情況則應(yīng)終止試驗并且及時上報領(lǐng)導(dǎo)小組，研究對策。* 控制測點的應(yīng)力值超過計算值，且達(dá)到或超過按規(guī)范安全條件要求反算的控制應(yīng)變值。 * 控制測點的變位，超過設(shè)計的容許值。 * 橋梁受力部位上發(fā)生損傷，影響結(jié)構(gòu)承載能力和正常使用。6橋梁動力試驗6.1動載試驗概述橋梁結(jié)構(gòu)的動載試驗是利用某種激振方法激起橋梁結(jié)構(gòu)的振動，測定橋梁結(jié)構(gòu)的固有頻率、阻尼比、振型、動力沖擊系數(shù)、動力響應(yīng)（加速度、動撓度）等參量的試驗項目，從而宏觀地判定橋梁結(jié)構(gòu)的整體剛度與運(yùn)營性能。橋梁結(jié)構(gòu)的動力特性如固有頻率、阻尼系數(shù)和振型等，它們只與結(jié)構(gòu)本身的固有性質(zhì)如結(jié)構(gòu)的組成形式、

16、剛度、質(zhì)量分布、支撐情況和材料性質(zhì)等有關(guān)，而與荷載等其他條件無關(guān)。結(jié)構(gòu)的動力特性是結(jié)構(gòu)振動系統(tǒng)的基本特征，是進(jìn)行結(jié)構(gòu)動力分析所必須的參數(shù)。另一方面，橋梁結(jié)構(gòu)在實際的動荷載作用下，結(jié)構(gòu)各部位的動力響應(yīng)如振幅、應(yīng)力、位移、加速度等，不僅反映了橋梁結(jié)構(gòu)在動荷載作用下的受力狀態(tài)，也反映了動力作用對司機(jī)、乘客舒適性的影響。橋梁結(jié)構(gòu)的動載試驗，就是要從大量的實測數(shù)據(jù)信號中，揭示橋梁結(jié)構(gòu)振動的內(nèi)在規(guī)律，綜合評價橋梁結(jié)構(gòu)的動力特性。6.2試驗任務(wù)橋梁結(jié)構(gòu)的動載試驗的基本任務(wù)：（1）測定結(jié)構(gòu)的動力特性，如測定橋梁結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件的自振頻率、阻尼特性等。（2）測定結(jié)構(gòu)在動荷載作用下的強(qiáng)迫振動響應(yīng)，如測定橋梁結(jié)構(gòu)或結(jié)

17、構(gòu)構(gòu)件在車輛荷載作用下的振幅等。6.3試驗內(nèi)容動載試驗的測試內(nèi)容包括地脈動測試、跑車測試、跳車測試、剎車測試。試驗時，從動力響應(yīng)小的測試項目做起，即先進(jìn)行地脈動測試，再進(jìn)行車速由小到大的跑車測試，最后進(jìn)行車速由小到大的剎車測試。（1）地脈動試驗地脈動試驗是：在橋面無任何交通荷載以及橋址附近無規(guī)則振源的情況下，通過高靈敏度動力測試系統(tǒng)測定橋址處風(fēng)荷載、地脈動、水流等隨機(jī)荷載激振而引起橋跨結(jié)構(gòu)的微小振動響應(yīng)，測得結(jié)構(gòu)的自振頻率和阻尼比等動力學(xué)特征。（2）跑車試驗跑車試驗是強(qiáng)迫振動法的一種。采用試驗車輛以不同的行駛速度通過橋梁，使橋梁產(chǎn)生不同程度的強(qiáng)迫振動，簡稱“跑車試驗”。由于橋面的平整度具有一定

18、的隨機(jī)性，所以由跑車引起的振動也是隨機(jī)的，當(dāng)試驗車輛以某一速度通過時，所產(chǎn)生的激振力頻率可能會與橋梁結(jié)構(gòu)的某階固有頻率比較接近，橋梁結(jié)構(gòu)便產(chǎn)生類共振現(xiàn)象，此時橋梁各部位的振動響應(yīng)達(dá)到最大值。在車輛駛離橋跨后，橋梁做自由衰減振動。這樣就可以從記錄到的波形曲線中分析得出橋梁的動力特性。在試驗時，根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計行車速度，3輛試驗車輛以20km/h、40km/h、60km/h的速度進(jìn)行跑車試驗。（3）剎車試驗試驗時，讓3輛試驗車分別以20、40km/h的速度行駛到橋梁測點位置實施緊急剎車，使其產(chǎn)生較大的制動力及對橋梁產(chǎn)生一定的沖擊作用，測定橋梁所布測點的最大動撓度及最大縱向位移。6.4測點設(shè)置分別在試驗橋梁邊跨、中跨跨中截面設(shè)置一個拾振器，進(jìn)行動載試驗。 測試截面如表6-1所示。表6-1 動力試驗截面表試驗橋梁試驗截面?zhèn)渥⒆蠓鶚?/p>