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工程質量檢驗測試中心2011年2月目 錄1 工程概況12靜載試驗的性質與目的13 試驗依據34 載試驗設計35 橋梁靜載試驗實施方案86橋梁動力試驗187 主要試驗設備208 協作方有關準備工作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設計，左幅立面布置為（235+40+235）+（35+340+35）+（235+40+35+30）米的預應力混凝土連續(xù)箱梁橋，右幅立面布置為（235+40+235）+（235+240+35）+（235+240+35+30）米的預應力混凝土連續(xù)箱梁

2、橋， 全橋上部結構均采用部分預應力A類構件設計和后張法施工。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，護欄采用C25混凝土。 橋梁設計荷載：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靜載試驗的性質與目的本橋試驗的性質為工程驗收的荷載試驗。試驗目的包括：（1）檢驗橋梁主

3、體結構受力狀況和承載能力是否符合設計要求。（2）檢驗結構體系在試驗荷載作用下的實際工作狀態(tài)，為科學地評價結構的使用階段應力，剛度和變形提供資料，同時也為評價工程的施工質量、設計的可靠和合理性以及竣工鑒定提供可靠依據。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 試驗依據本次橋梁試驗工作依據、參照下列規(guī)范及技術文件執(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） 公路工程技術標準（JTG B01-2003）；4） 公路橋涵設計

4、通用規(guī)范（JTG D60-2004）；5） 公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范（JTG D62-2004）；6） 城市橋梁設計荷載標準（CJJ77-98）；7） 城市橋梁工程施工與質量驗收規(guī)范（CJJ 2-2008）；8） 公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范（JTJ024-85）；9） 建筑結構檢測技術標準（GB/T 50344-2004）；10） 相關設計文件。4 載試驗設計4.1 靜載試驗內容根據竣工荷載試驗的性質和本橋的結構受力特點，靜載試驗是對連續(xù)箱梁施加靜力試驗荷載并進行相關的結構性能測試。本次靜載試驗擬進行以下項目：（1）箱梁控制截面的混凝土應力測試； （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橋梁結構特點，分別對左、右幅橋梁進行試驗，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蠓鶚虻谝宦摴r一（01）35m跨最大正彎矩截面靠防撞欄桿側布載工況二（23）40m跨最大正彎矩截面靠防撞欄桿側布載工況三1#墩頂最大負彎矩截面靠防撞欄桿側布載第二聯工況四（56）35m跨最大正彎矩截面靠防撞欄桿側布載工況五（56）35m跨最大正彎矩截面靠人行道側布載工況六（89）40m跨最大正彎矩截面靠防撞欄桿側布載工況七6#墩頂最大負彎矩截面靠防撞欄桿側布載第三聯

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

7、13）40m跨最大正彎矩截面靠防撞欄桿側布載工況十11#墩頂最大負彎矩截面靠防撞欄桿側布載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、兩端支座截面設置撓度測點，采用精密電子水準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、行車道靠人行道一側布置測點，其他各跨測試截面測點在行車道靠防撞欄桿一側設置，共設置撓度測點斷面42個，布置測點44個。4.3.2 應變測點分別在圖4-3、4-4所示左右幅橋梁各加載截面設置應變測點，應變測量采用安裝混凝土表面應變計的方式測試。各截面應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 跨中截面應變測點布置示意圖圖4-6 墩頂截面應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變測試截面示意圖（cm）圖4-4 蘭草溪大橋右幅橋應變測試截面示意圖（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）的汽車進行加載。就某一檢驗項目而言，其所需的車輛數，根據設計荷載產生的該檢驗項目的最不利效應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； S為設計控制荷載作用下該檢驗項目的最不利計算效應值； 為規(guī)范采用的沖擊系數。5.2 設計控制荷載依據現行規(guī)范及設計資料，橋跨結構由城-A控制設計。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 加載車輛參數表項 目參 數 要 求加載車數量（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)時間橋梁預壓采用2輛加載車，橫橋向對稱并排由一端橋頭出發(fā)，過橋進行預加載試驗，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分鐘內的變位（應變）增量小于前一個5分鐘內變位（應變）增量的15%，或小于所用量測儀器的最小分格值，可認為其變位（應變）達到相對穩(wěn)定，方可進入下一級加載。5.5車輛加載位置（1）車輛橫向布置靠人行道側及防撞欄桿側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，其所需的車輛數及加載位置，根據設計荷載產生的該檢驗項目的最不利效應值按一定的荷載效率等效換算而得到。經計算分析，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，出現以下情況中的任一種情況則應終止試驗并且及時上報領導小組，研究對策。* 控制測點的應力值超過計算值，且達到或超過按規(guī)范安全條件要求反算的控制應變值。 * 控制測點的變位，超過設計的容許值。 * 橋梁受力部位上發(fā)生損傷，影響結構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構的動載試驗是利用某種激振方法激起橋梁結構的振動，測定橋梁結構的固有頻率、阻尼比、振型、動力沖擊系數、動力響應（加速度、動撓度）等參量的試驗項目，從而宏觀地判定橋梁結構的整體剛度與運營性能。橋梁結構的動力特性如固有頻率、阻尼系數和振型等，它們只與結構本身的固有性質如結構的組成形式、

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

17、構構件在車輛荷載作用下的振幅等。6.3試驗內容動載試驗的測試內容包括地脈動測試、跑車測試、跳車測試、剎車測試。試驗時，從動力響應小的測試項目做起，即先進行地脈動測試，再進行車速由小到大的跑車測試，最后進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)測定橋址處風荷載、地脈動、水流等隨機荷載激振而引起橋跨結構的微小振動響應，測得結構的自振頻率和阻尼比等動力學特征。（2）跑車試驗跑車試驗是強迫振動法的一種。采用試驗車輛以不同的行駛速度通過橋梁，使橋梁產生不同程度的強迫振動，簡稱“跑車試驗”。由于橋面的平整度具有一定

18、的隨機性，所以由跑車引起的振動也是隨機的，當試驗車輛以某一速度通過時，所產生的激振力頻率可能會與橋梁結構的某階固有頻率比較接近，橋梁結構便產生類共振現象，此時橋梁各部位的振動響應達到最大值。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，根據橋梁結構的設計行車速度，3輛試驗車輛以20km/h、40km/h、60km/h的速度進行跑車試驗。（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，使其產生較大的制動力及對橋梁產生一定的沖擊作用，測定橋梁所布測點的最大動撓度及最大縱向位移。6.4測點設置分別在試驗橋梁邊跨、中跨跨中截面設置一個拾振器，進行動載試驗。 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>