荷載試驗方案

1、荷載試驗方案/ 17目錄一、荷載試驗概述01.1橋梁概況01.2主要技術指標01.3試驗目的01.4試驗依據11.5試驗荷載11.6加載原則21.7荷載試驗結果分析的原則31.8試驗加載程序41.9各工況試驗車輛載位布置原則和方法5二、橋梁靜載試驗62.1 控制截面和試驗工況6控制截面6試驗工況6載位布置72.2 橋梁外觀檢查與裂紋觀測92.3 撓度測量92.4 應變測量92.5 溫度觀測10三、橋梁動載試驗113.1 無障礙行車試驗113.2 有障礙行車試驗113.3 制動試驗113.4 動載試驗分析工具12四、試驗檢測人員13五、試驗儀器 .14I/17一、荷載試驗概述1.1橋梁概況本橋設

2、計為上下分幅，主梁為（30+50+30）m變高度預應力混凝土連續(xù)箱梁，采用 C50混凝土，單箱雙室直腹板結構。 中支點梁高 3m，跨中梁高 1.7m，梁高按圓曲線變化。1.2主要技術指標道路等級：一級公路（兼具城市主干道）；設計荷載：公路 -I級；設計速度： 60km/h；橋面寬度：雙向八車道+雙側人行道 +雙側非機動車道，總寬44.5m；設計洪水頻率： 1/100 ；地震動參數： 地震動峰值加速度0.05g ，反應譜特征周期 0.35s ；通航等級：級；最小縱坡： 0.3%；豎曲線最小半徑： 5000m；1.3試驗目的在工程交、竣工前應該進行橋梁的動靜載試驗，其主要目的是：1）檢驗橋跨結構的

3、實際承載能力、結構變形及抗裂性標準是否滿足有關技術規(guī)范要求， 并結合理論計算分析結果， 科學評定橋梁結構目前的技術狀態(tài)是否滿足設計要求，能否交付正常使用；02）通過荷載試驗，尋求橋梁整體結構的變形規(guī)律，了解結構的實際受力狀況和工作狀況，為今后橋梁運營、養(yǎng)護及管理提供科學依據；3）建立該類橋梁有關的技術檔案，為今后興建同類橋梁完善設計、優(yōu)化結構、改進工藝積累實測資料。1.4試驗依據本次荷載試驗的依據主要有：1）公路工程技術標準JTGB01-20142）公路橋涵設計通用規(guī)范JTG D60-20153）公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范JTG D62-20044）公路工程質量檢驗評定標準JTG

4、 F80-1-20045）公路橋梁荷載試驗規(guī)程JTG/T J21-01-20156）橋梁施工圖紙和荷載試驗合同1.5試驗荷載本次試驗采用 450kN載重車，加載車輛技術指標見表1.1 和圖 1.1 。表 1.1 加載車輛技術指標前軸 60 kN前軸距中軸 1.80 m軸距軸重中軸 130kN中軸距后軸 4.20 m后軸 260kN1圖 1.1 450kN加載汽車軸載、尺寸示意圖在荷載試驗方案設計時按標準軸距和軸重進行布載，荷載試驗完成后，按實際加載車輛的軸距和軸重重新計算各工況下的控制截面的應變和撓度等參數的計算值，并將該值作為理論值。1.6加載原則各工況下試驗所需加載車輛的數量，將根據設計標

5、準活荷載產生的最不利效應值按下式所定原則等效換算而得（交竣工驗收）：Sstat0.85 S(1) 1.05式中：靜力試驗荷載效率系數；Sstat 試驗荷載作用下，檢測部位變位或力的計算值；S設計標準活荷載作用下，檢測部位變位或力的計算值（不計沖擊作用時）；設計取用的沖擊系數。對于新建橋梁，檢算荷載即為設計標準活荷載。設計標準活荷載產生的最不利效應值，以公路橋涵設計通用規(guī)范JTJ D602015 規(guī)定的公路 I 級計算、公路級車道荷載的均布荷載標準值qk 和集中荷2載標準值 Pk 按公路 I 級車道荷載的 0.75 倍采用。公路- 級汽車荷載由車道荷載和車輛荷載組成， 車道荷載見圖 1.2 。圖

6、 1.2車道荷載公路 -I級車道荷載的均布荷載標準值為qk=10.5kN/m, 集中荷載標準值按以下規(guī)定選?。簶蛄河嬎憧鐝叫∮诨虻扔?5m時， Pk=180 kN；橋梁計算跨徑等于或大于 50m時， Pk =360kN；計算跨徑在 5m50m之間，采用直線內插。計算剪力效應時，上述集中荷載標準值應乘以 1.2 的系數。當橋涵設計車道等于或大于 2 時，由汽車荷載產生的效應按規(guī)定的多車道橫向折減系數 ( 見表 1.2) 進行折減，但折減后的效應不得小于兩條設計車道的荷載效應。表 1.2車道橫向折減系數設計車道數目2345678折減系數1.000.780.670.600.550.520.50按照公

7、路橋涵設計通用規(guī)范JTG D602015 的條，汽車荷載沖擊系數按下式計算：當 f <1.5Hz 時，=0.05當 1.5Hz f 14Hz時，0.176ln f 0.0157當 f >14Hz時，=0.45式中： f 結構基頻 (Hz) 。1.7荷載試驗結果分析的原則按照公路橋梁荷載試驗規(guī)程 （JTG/T J21-01-2015 ）的要求，荷3載試驗的應變（或應力） 、撓度實測值與理論值之比稱為校驗系數。當出現(xiàn)下列情況之一時，應判定橋梁承載能力不滿足要求：1、主要測點靜力荷載試驗校驗系數大于1。2、主要測點相對殘余變位或相對殘余應變超過20%。3、試驗荷載作用下裂縫擴展寬度超過規(guī)

8、定限制，且卸載后裂縫閉合寬度小于擴展寬度的2/3 。4、在試驗荷載作用下，橋梁基礎發(fā)生不穩(wěn)定沉降變位。1.8試驗加載程序為達到試驗數據穩(wěn)定和試驗安全之目的，根據經驗對加載作如下安排：1）試驗應選擇在氣溫變化不大和結構溫度趨于穩(wěn)定的時間內進行。試驗過程中在量測荷載作用下結構響應的同時對應地量測結構表面溫度，盡可能選擇在氣溫差異不大的晚間進行。2）在試驗開始前，用單輛試驗車低速多次往返通過試驗橋梁，以消除部分殘余應力，起到使試驗數據穩(wěn)定的效果；3）為保證試驗安全，避免過載引起橋梁損壞，其試驗車輛將采取分批加載。事先計算出各工況下全部車輛引起控制截面的應變與撓度，在部分試驗車輛到位后，測量相關的應變

9、和撓度，與計算值進行比較，按彈性力學原理，確認全部車輛產生的應變在計算估計的范圍之內后，再讓全部試驗車輛到位。4）加載過程中，發(fā)生以下情況之一時終止加載： 控制測點應變或者位移超過設計值，并且達到或者超過按規(guī)范安全條件要求反算的控制應變或位移時；4 控制測點應變或者位移，超過設計允許值時； 結構出現(xiàn)受力損傷或局部發(fā)生損壞，有可能會影響橋梁承載能力和正常使用時。1.9各工況試驗車輛載位布置原則和方法加載車輛的載位布置是通過有限輛的試驗用車，布置在適宜的位置，對測試截面產生的結構內力，達到設計荷載產生的最不利內力效應值。試驗車輛載位布置的確定，將由橋梁試驗布載專用程序計算完成。該軟件不僅可以優(yōu)化試

10、驗用車的數量，滿足各工況達到要求的試驗荷載效率系數，而且可以給出此載位布置時其它控制截面產生的內力，避免引起該工況下其它截面內力超載的危險情況。5二、橋梁靜載試驗2.1 控制截面和試驗工況控制截面根據交通部頒布的 公路橋梁荷載試驗規(guī)程（JTG/T J21-01-2015 ），對于大跨徑連續(xù)梁橋承載能力試驗的內力或位移控制截面規(guī)定見表2.1 。表 2.1 連續(xù)梁橋的控制截面橋型內力或位移控制截面1. 主跨支點位置最大負彎矩工況；主要工況2 主跨跨中截面最大正彎矩工況；連續(xù)梁橋3. 邊跨主梁最大正彎矩工況附加工況主跨（中）支點附近主梁最大剪力工況本橋選擇主橋 30+50+30m預應力變截面連續(xù)箱梁

11、中的2 跨進行荷載試驗。本次靜載試驗共布置3 個測試截面，各測試截面布置見圖 2.1 。黃州城區(qū)ABC路口鎮(zhèn)第一跨第二跨第三跨圖 2.1 橋梁靜載試驗截面布置圖試驗工況本橋靜載試驗共安排3 個試驗工況，以檢測試驗控制截面的承載能力，試驗目的等詳見表2.2 。表 2.2 橋梁靜載試驗工況工況控制截面控制效率系數加載項目車數1第一跨 L/2 截面 A正彎矩7763.36/8111.4=0.9642第二跨內支點截面負彎矩-15371.34/-16229.8=0.957B3第二跨跨中截面 C正彎矩9897.3/10751.8=0.9256注：彎矩單位： KN·m表 2.2 中列出了各試驗工況

12、的目的， 如工況 2 為檢驗跨中 B 截面承受負彎矩的承載能力，由“控制截面” 、“控制項目”與“加載車輛” 3項來簡要說明?！靶氏禂怠表棻硎眷o力試驗荷載效率系數的計算公式，其分母是在公路級設計荷載作用下，檢測部位（對橋梁結構最不利的）最大正彎矩的計算值，而分子為試驗車輛在該檢測截面所產生的正彎矩值。為使效率系數（加上沖擊系數影響）在0.85 1.05 左右（對于交竣工驗收），將根據試驗車輛的軸載與軸距，通過專用的有限元軟件，計算出試驗車輛數和布載位置。載位布置試驗工況 1檢驗第一跨跨中截面A承受公路級正彎矩的承載能力。0#墩中心線截面 A1# 墩中心線15.48.6260kN130kN60

13、kN單位：m分幅線3.1黃州城區(qū)路口鎮(zhèn)3.13.1圖 2.2試驗工況 1 車輛布置圖7試驗工況 2檢驗第二跨內支點截面 B承受公路級負彎矩的承載能力。0#墩中心線1#墩中心線2#墩中心線截面 B25.816.87.218.2260kN130kN60kN1260kN130kN60kN單位：m4.21.8分幅線3.13.黃州城區(qū)1路口鎮(zhèn)3.13.13.1圖 2.3試驗工況 2 車輛布置圖試驗工況 3檢驗第二跨跨中截面C承受公路級正彎矩的承載能力。1#墩中心線截面 C2#墩中心線14.8418.6260kN130kN60kN260kN130kN60kN單位：m黃州城區(qū)3.13.13.1分幅線路口鎮(zhèn)8

14、圖 2.4試驗工況 3 車輛布置圖2.2 橋梁外觀檢查與裂紋觀測試驗前，分別對橋梁各控制截面處進行外觀檢查，主要檢查是否存在裂縫。試驗中，觀察橋梁在試驗荷載作用下是否有裂縫產生或擴展。若有，則記錄裂縫產生部位、長度、寬度、間距、方向和性狀，以及卸載后的閉合情況。2.3撓度測量在各試驗工況下， 加載前、加載中和卸載后， 對橋梁撓度進行測量。撓度測點分別位于試驗第一跨至第二跨的墩頂、L/4 處、L/2 和 3L/4 的橋面兩側，采用精密水準儀觀測。具體布置如圖2.5 。123456789黃州城區(qū)路口鎮(zhèn)第一跨第二跨第三跨1234567890#1#2#3#1'2'3'4'

15、;5'6'7'8'9'圖 2.5橋梁撓度測點布置圖2.4應變測量在各試驗工況下， 加載前、加載中和卸載后， 對橋梁應變進行測量，A、B、C測點如圖 2.6 ，應變測試點采用布置縱向電阻式應變片的方式。圖 2.6 A 、B、C截面應變測試點電阻應變測量方法， 采用 DH3815N-2靜態(tài)應變測試系統(tǒng)、 DH3815N-39靜態(tài)應變數據采集箱進行采集。2.5溫度觀測試驗過程中觀測大氣溫度和橋梁混凝土的日曬、背陽表面溫度。以便掌握溫度對應變測試數據的影響，并進行數據的合理修正。10三、橋梁動載試驗動載試驗主要是通過對記錄的振動信號進行分析得到橋梁結構的動態(tài)特性

16、和響應， 并與理論計算結果進行對比，從而為檢驗橋梁的承載力提供依據，分析和評價橋梁的整體動態(tài)性能。3.1 無障礙行車試驗(1) 測試方法用 1 輛 450kN的汽車分別以 20km/h、40km/h 和 60km/h 的速度勻速通過橋跨結構，以測定橋梁結構在動荷載作用下的強迫振動響應。(2) 測點布置在橋梁跨中附近， 設 1 個動應變測點和 1 個豎向加速度測點， 測量跑車時的動應變時程曲線和加速度時程曲線。3.2 有障礙行車試驗(1) 測試方法在跨中橋面設置高度12cm的弓形木板，然后用一輛450kN 的汽車以 5-20km/h 速度越過木板后停車，以測定橋梁結構在沖擊荷載作用下的強迫振動響

17、應。(2) 測點布置在橋梁跨中附近，設1 個豎向加速度測點。3.3 制動試驗(1) 測試方法以一輛 450kN的汽車分別以 20km/h、40km/h 和 60km/h 速度行駛在橋梁跨中位置時剎車， 以測定橋梁結構在車輛制動作用下的強迫振動響應。11(2) 測點布置在橋梁跨中附近，沿縱向、豎向各設1 個加速度測點。3.4 動載試驗分析工具運用 CRAS隨機信號與振動分析系統(tǒng)或DH5290動態(tài)信號測試分析系統(tǒng)，進行橋梁動力特性分析。12四、試驗檢測人員項目組成員均為本單位常年從事橋梁工程和結構工程教學、科研、施工和監(jiān)理、 檢測的專業(yè)技術人員， 對于大跨徑橋梁荷載試驗均有十分豐富的實際經驗， 完全具備了完成荷載試驗任務的能力和條件。擬參加的技術人員及分工見表4.1 。表 4.1試驗檢測項目組主要成員序姓名年齡擬任職務技術職稱類似資格證書號工作年限13五、試驗儀器表 5.1