道路與橋梁工程技術(shù)創(chuàng)新論文

1、 摘 要橋梁荷載試驗(yàn)檢測(cè)方案對(duì)于橋梁檢測(cè)的具體實(shí)施有一定的指導(dǎo)作用，剛竣工橋梁的外觀檢查，動(dòng)載和靜載是橋梁檢測(cè)的重要部分關(guān)鍵詞：試驗(yàn)檢測(cè)方案 橋梁 動(dòng)載 靜載目 錄橋梁荷載試驗(yàn)方案31 工程概況32 試驗(yàn)?zāi)康?3 試驗(yàn)依據(jù)44 項(xiàng)目實(shí)施的主要內(nèi)容4附錄靜力荷載試驗(yàn)測(cè)試斷面、測(cè)點(diǎn)布置及加載細(xì)則9附錄 擬投入項(xiàng)目設(shè)備清單12橋梁荷載試驗(yàn)方案1 工程概況1.1 試驗(yàn)橋梁概況群聯(lián)村大橋群聯(lián)村大橋中心樁號(hào)K17+475，上部結(jié)構(gòu)為4x40+5x40 m預(yù)應(yīng)力砼（后張）先簡(jiǎn)支后結(jié)構(gòu)連續(xù)T梁；下部結(jié)構(gòu)柱式臺(tái)配樁基礎(chǔ)、柱式墩配樁基礎(chǔ)。橋梁全長(zhǎng)為366.08 m。1.2 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(1) 設(shè)計(jì)汽車荷載：公路-

2、I級(jí)；(2) 設(shè)計(jì)速度：80公里/小時(shí)(3) 抗震指標(biāo)：地震動(dòng)峰值加速度：<0.05g，地震基本烈度：<度。 (4) 橋面凈寬：群聯(lián)村大橋2 試驗(yàn)?zāi)康母鶕?jù)國(guó)家有關(guān)規(guī)定，大型橋梁或新建成橋梁完工后應(yīng)進(jìn)行生產(chǎn)鑒定性質(zhì)的驗(yàn)收荷載試驗(yàn)，目的是對(duì)橋梁的質(zhì)量和工作性能是否與設(shè)計(jì)相符作出檢驗(yàn)與評(píng)價(jià)?；谶@一根本目的，本次荷載試驗(yàn)具體目的如下：（1）通過測(cè)定橋跨結(jié)構(gòu)在試驗(yàn)荷載作用下的控制截面應(yīng)力和撓度，并與理論計(jì)算值比較，判定實(shí)際結(jié)構(gòu)控制截面應(yīng)力與撓度值是否與設(shè)計(jì)要求相符。（2）通過測(cè)定橋跨結(jié)構(gòu)在試驗(yàn)動(dòng)荷載作用下的動(dòng)力反應(yīng)，擬評(píng)定實(shí)際結(jié)構(gòu)的動(dòng)力性能。（3）通過現(xiàn)場(chǎng)加載試驗(yàn)以及對(duì)試驗(yàn)觀測(cè)數(shù)據(jù)和試驗(yàn)現(xiàn)

3、象的綜合分析，對(duì)實(shí)際結(jié)構(gòu)作出總體評(píng)價(jià)。3 試驗(yàn)依據(jù)（1）交通行業(yè)工程標(biāo)準(zhǔn)公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D62-2004）；（2）交通行業(yè)工程標(biāo)準(zhǔn)公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（JTG D60-2004）；（3）交通行業(yè)工程標(biāo)準(zhǔn)公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn) 第一冊(cè) 土建工程（JTG F80/1-2004）；（4）交通行業(yè)工程標(biāo)準(zhǔn)公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范（JTG H11-2004）；（5）交通行業(yè)工程標(biāo)準(zhǔn)公路橋梁承載能力檢測(cè)評(píng)定規(guī)程(JTG/T J21-2011)；（6）大跨徑混凝土橋梁的試驗(yàn)方法（“鐵組”YC4-4/1978科研專題）；（7）交通行業(yè)工程標(biāo)準(zhǔn)公路橋梁技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn) (JTG/T

4、H21-2011)；（8）建設(shè)單位提供的橋梁設(shè)計(jì)圖紙及計(jì)算資料，包括施工單位提供的部分施工圖紙、設(shè)計(jì)單位提供的設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果文件等。4 項(xiàng)目實(shí)施的主要內(nèi)容（1）結(jié)構(gòu)靜力荷載試驗(yàn)；（2）結(jié)構(gòu)動(dòng)力荷載試驗(yàn)；（3）上部構(gòu)造主要承重構(gòu)件混凝土強(qiáng)度（超聲回彈法）；（4）主要結(jié)構(gòu)尺寸檢測(cè)。4.1 靜載試驗(yàn)橋梁靜力荷載試驗(yàn)主要是通過測(cè)量橋梁結(jié)構(gòu)在靜力試驗(yàn)荷載作用下的變形和內(nèi)力，比較橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)際工作狀態(tài)能否滿足設(shè)計(jì)荷載作用下正常使用要求。測(cè)定項(xiàng)目及內(nèi)容為主梁控制截面撓度變形和應(yīng)力等。 理論計(jì)算 .1 計(jì)算依據(jù)（1）交通行業(yè)工程標(biāo)準(zhǔn)公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（JTG D60-2004 ）；（2）交通行業(yè)工程標(biāo)準(zhǔn)公路鋼

5、筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D62-2004）；.2 試驗(yàn)參數(shù)選取靜力試驗(yàn)荷載加載方式是采用單輛重約300kN的三軸載重汽車作為等效荷載，在試驗(yàn)過程中模擬設(shè)計(jì)活載所產(chǎn)生的內(nèi)力值。因此就具體某一測(cè)試項(xiàng)目（截面）而言，其所需加載車輛的數(shù)量，將根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)活荷載產(chǎn)生的在該項(xiàng)目（截面）最不利內(nèi)力或變位值，按下式所確定的原則等效換算而得，不同截面其荷載效率將隨加載位置不同而不同，介于0.951.05之間。式中： 靜力試驗(yàn)荷載效率； 試驗(yàn)荷載作用下，某一加載試驗(yàn)項(xiàng)目（截面）對(duì)控制截面內(nèi)力或變位等的最大計(jì)算效應(yīng)值； 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)活載不計(jì)沖擊荷載作用時(shí)產(chǎn)生的該加載試驗(yàn)項(xiàng)目（截面）對(duì)應(yīng)的控制截面內(nèi)力

6、或變位等的最不利計(jì)算效應(yīng)值； 設(shè)計(jì)計(jì)算取用的沖擊系數(shù)。 試驗(yàn)跨選擇與斷面測(cè)點(diǎn)布置1、群聯(lián)村大橋根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，靜載試驗(yàn)左右幅選取第5、6跨作為試驗(yàn)跨，詳細(xì)測(cè)試斷面、測(cè)點(diǎn)布置及加載細(xì)則見附錄I。加載工況確定1、群聯(lián)村大橋工況：第5跨最大正彎矩截面（11截面）在最不利汽車荷載（分正載和偏載兩種工況）作用下的最大正彎矩效應(yīng)；工況：第6跨跨中最大正彎矩截面（22截面）在最不利汽車荷載（分正載和偏載兩種工況）作用下的最大正彎矩效應(yīng)；以上為群聯(lián)村大橋荷載試驗(yàn)工況，共分為兩種工況。左右幅荷載試驗(yàn)工況均相同。測(cè)試內(nèi)容與測(cè)試方法（1） 應(yīng)力（應(yīng)變）測(cè)試主梁應(yīng)力控制截面混凝土表面應(yīng)力（應(yīng)變），擬采用在混凝土表面粘貼

7、標(biāo)距為100mm、阻值為120的應(yīng)變片，配匹DH3815N數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量。（2） 撓度測(cè)試主梁控制斷面橋面撓度的測(cè)量擬采用百分表或精密水準(zhǔn)儀進(jìn)行測(cè)試。 試驗(yàn)加載過程控制（1） 試驗(yàn)加載程序控制 在進(jìn)行正式加載試驗(yàn)前，用兩輛載重加載車分別對(duì)測(cè)試對(duì)象各跨跨中進(jìn)行橫橋向?qū)ΨQ的預(yù)加載，預(yù)加載試驗(yàn)每一加載載位的持荷時(shí)間為20分鐘。預(yù)加載的目的在于，一方面是使結(jié)構(gòu)進(jìn)入正常工作狀態(tài)，另一方面是檢查測(cè)試系統(tǒng)和試驗(yàn)組織是否工作正常。 預(yù)加載卸至零荷載，并在結(jié)構(gòu)得到充分的零荷載恢復(fù)后，才可進(jìn)入正式加載試驗(yàn)。正式加載試驗(yàn)分別按加載工況序號(hào)逐一進(jìn)行，完成一個(gè)序號(hào)的加載工況后，應(yīng)使結(jié)構(gòu)得到充分的零荷恢復(fù)，方可

8、進(jìn)入下一序號(hào)的加載工況。結(jié)構(gòu)零荷充分恢復(fù)的標(biāo)志是，加載試驗(yàn)實(shí)測(cè)的結(jié)構(gòu)最大變位測(cè)點(diǎn)在卸零荷后變位恢復(fù)最后一個(gè)10分鐘的增量小于第1個(gè)10分鐘增量的15%。（2） 靜力試驗(yàn)規(guī)則 靜力試驗(yàn)原則上宜選擇在氣溫變化不大于2和結(jié)構(gòu)溫度趨于穩(wěn)定的時(shí)間間隔內(nèi)進(jìn)行。試驗(yàn)過程中在量測(cè)試驗(yàn)荷載作用下結(jié)構(gòu)響應(yīng)的同時(shí)應(yīng)相應(yīng)地測(cè)量結(jié)構(gòu)表面溫度。 靜力試驗(yàn)荷載持續(xù)時(shí)間，原則上取決于結(jié)構(gòu)變位達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定所需要的時(shí)間，只有結(jié)構(gòu)變位達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定后，才能進(jìn)入下一荷載階段。同一級(jí)荷載內(nèi)，若結(jié)構(gòu)變位最大的測(cè)點(diǎn)在最后5分鐘內(nèi)的變位增量小于第一個(gè)5分鐘變位增量的15%，或小于所用量測(cè)儀器的最小分辨值，即認(rèn)為結(jié)構(gòu)變位達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定。 全部測(cè)點(diǎn)

9、在正式加載試驗(yàn)前均應(yīng)進(jìn)行零級(jí)荷載讀數(shù)，以后每次加載或卸載后應(yīng)即讀數(shù)一次，并在結(jié)構(gòu)變位達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定后，進(jìn)入下一級(jí)荷載之前再讀數(shù)一次。對(duì)結(jié)構(gòu)變位較大的測(cè)點(diǎn)，宜每隔5分鐘觀測(cè)一次，以觀測(cè)結(jié)構(gòu)變位是否達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定。 若在加載試驗(yàn)過程中發(fā)生下列情況之一應(yīng)立即終止加載試驗(yàn)：(a) 控制測(cè)點(diǎn)應(yīng)力或力值超過計(jì)算值并且達(dá)到或超過按規(guī)范安全條件反算的控制應(yīng)力或力值時(shí)；(b) 控制測(cè)點(diǎn)撓度變形超過規(guī)范允許值時(shí)；(c) 由于加載試驗(yàn)使結(jié)構(gòu)出現(xiàn)非正常的受力損傷或局部發(fā)生損壞，影響橋梁承載能力和今后正常使用時(shí)。另外，在施加試驗(yàn)荷載過程中，當(dāng)某一加載工況接近滿載時(shí)（大于滿載量的80%），應(yīng)將該工況后續(xù)加載車在試驗(yàn)測(cè)試橋跨的

10、行車速度控制在10Km/h以下；在卸載過程中，禁止多輛加載車同時(shí)啟動(dòng)。4.2 動(dòng)載試驗(yàn) 動(dòng)載試驗(yàn)的主要內(nèi)容動(dòng)載試驗(yàn)主要通過脈動(dòng)試驗(yàn)、行車試驗(yàn)和制動(dòng)試驗(yàn)測(cè)定橋梁作為一個(gè)整體結(jié)構(gòu)在動(dòng)力荷載作用下的受迫振動(dòng)特性和結(jié)構(gòu)的自振特性，測(cè)定橋梁的動(dòng)力特性（頻率、阻尼系數(shù)）及動(dòng)力響應(yīng)（動(dòng)應(yīng)變沖擊系數(shù)）等，以評(píng)價(jià)橋梁的動(dòng)力性能。動(dòng)載試驗(yàn)荷載及其作用方式（1）脈動(dòng)試驗(yàn)：測(cè)試在環(huán)境激勵(lì)下橋梁的微小振動(dòng)響應(yīng)，分析橋梁的自振特性（自振頻率及阻尼比）。（2）行車試驗(yàn)，在橋面無任何障礙的情況下，用1輛載重汽車(總重約300KN)按對(duì)稱情形，以20 km/h、30 km/h、40 km/h、50 km/h的速度勻速跑車使橋梁

11、產(chǎn)生受迫振動(dòng)，測(cè)定橋跨結(jié)構(gòu)在運(yùn)行車輛荷載作用下的動(dòng)力反應(yīng)實(shí)測(cè)曲線。（3）剎車試驗(yàn)，在橋面無任何障礙的情況下，用1輛載重汽車(總重約300KN)，以20km/h、30km/h進(jìn)行勻速跑車，在預(yù)定的截面位置進(jìn)行剎車，測(cè)定橋跨結(jié)構(gòu)主要控制截面測(cè)點(diǎn)的動(dòng)應(yīng)力和動(dòng)撓度時(shí)間歷程響應(yīng)曲線。動(dòng)載試驗(yàn)測(cè)記項(xiàng)目及其測(cè)記方法（1）動(dòng)應(yīng)變觀測(cè)：采用在結(jié)構(gòu)混凝土表面粘貼長(zhǎng)標(biāo)距混凝土應(yīng)變片，以動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀DH3817、動(dòng)態(tài)信號(hào)采集分析系統(tǒng)觀測(cè)混凝土表面應(yīng)變；橋跨結(jié)構(gòu)的振動(dòng)響應(yīng)(位移)，并同時(shí)記錄其輸出信號(hào)。（2）沖擊系數(shù)觀測(cè)：采用實(shí)測(cè)動(dòng)應(yīng)變時(shí)程曲線計(jì)算得出；（3）振動(dòng)速度觀測(cè)：采用在選定測(cè)點(diǎn)上安裝拾震器，配匹數(shù)據(jù)采集分析

12、系統(tǒng)進(jìn)行觀測(cè)。在測(cè)記橋跨結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)要注意保證信號(hào)完整，信號(hào)測(cè)記長(zhǎng)度應(yīng)足夠，并需照顧到各測(cè)記通道的動(dòng)態(tài)范圍，小信號(hào)足夠靈敏，大信號(hào)不飽和，測(cè)記時(shí)應(yīng)配有示波器監(jiān)視振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)的質(zhì)量。測(cè)點(diǎn)布置群聯(lián)村大橋根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，動(dòng)載試驗(yàn)截面布置在第6跨最大正彎矩截面（3-3截面）上，左右幅均相同，測(cè)點(diǎn)布置如附錄圖。加載工況的確定表1 動(dòng)載試驗(yàn)工況表工 況項(xiàng) 目測(cè)試項(xiàng)目及其荷載位置無障礙行車試驗(yàn)結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)、動(dòng)應(yīng)變、動(dòng)態(tài)增量 車速20km/h無障礙行車試驗(yàn)結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)、動(dòng)應(yīng)變、動(dòng)態(tài)增量 車速30km/h無障礙行車試驗(yàn)結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)、動(dòng)應(yīng)變、動(dòng)態(tài)增量 車速40km/h無障礙行車試驗(yàn)結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)、動(dòng)應(yīng)變、動(dòng)態(tài)增量 車

13、速50km/h剎車試驗(yàn)結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)、動(dòng)應(yīng)變、動(dòng)態(tài)增量 車速20km/hVI剎車試驗(yàn)結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)、動(dòng)應(yīng)變、動(dòng)態(tài)增量 車速30km/h附錄靜力荷載試驗(yàn)測(cè)試斷面、測(cè)點(diǎn)布置及加載細(xì)則圖1-1 群聯(lián)村大橋左右幅靜載試驗(yàn)控制截面圖（長(zhǎng)度單位：cm） 圖1-2 群聯(lián)村大橋左、右幅1-1、2-2、3-3截面應(yīng)變測(cè)點(diǎn)布置圖圖1-3 群聯(lián)村大橋左右幅撓度測(cè)試布置截面示意圖（長(zhǎng)度單位：cm）圖1-4 群聯(lián)村大橋左、右幅A-A、B-B截面應(yīng)變測(cè)點(diǎn)布置圖根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，撓度測(cè)試時(shí)各截面撓度數(shù)據(jù)采集擬采用精密水準(zhǔn)儀讀數(shù)。各截面應(yīng)變片的粘貼需使用橋檢車作業(yè)。加載細(xì)則圖1-1 群聯(lián)村大橋左右幅靜載試驗(yàn)控制截面圖（長(zhǎng)度單位：

14、cm）1、加載效率表表1 左、右線各截面設(shè)計(jì)最大彎矩及試驗(yàn)荷載效應(yīng)截面設(shè)計(jì)荷載效應(yīng)-公路級(jí)（kN·m）試驗(yàn)荷載（kN·m）效率系數(shù)（q）汽車控制彎矩1-16臺(tái)30T8651.3 7334.9 0.85 2、1-1截面加載示意圖(工況1-1、1-2、1-3)左、右線汽車荷載縱向布置示意圖（6臺(tái)30T車） 左、右線汽車加載橫向布置(滿載) 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，撓度測(cè)試時(shí)各截面數(shù)據(jù)采集擬采用精密水準(zhǔn)儀讀數(shù),應(yīng)變片的粘貼需使用橋檢車作業(yè)。圖1-1 群聯(lián)村大橋左右幅3-3號(hào)截面動(dòng)應(yīng)變測(cè)點(diǎn)布置示意圖附錄 擬投入項(xiàng)目設(shè)備清單表1 擬投入大橋荷載試驗(yàn)項(xiàng)目的主要試驗(yàn)儀器、設(shè)備用表序號(hào)設(shè)備名稱臺(tái)

15、（套）數(shù)產(chǎn)地作 用備注1精密水準(zhǔn)儀DSZ22蘇州標(biāo)高（撓度）2手持紅外線測(cè)距儀1結(jié)構(gòu)尺寸3鋼卷尺5中國(guó)結(jié)構(gòu)尺寸430m皮尺2中國(guó)結(jié)構(gòu)尺寸、放樣5DH3815N靜態(tài)測(cè)試儀3江蘇靜載試驗(yàn)6DH3817動(dòng)態(tài)測(cè)試儀3江蘇動(dòng)載試驗(yàn)7拾振器4江蘇動(dòng)力特性8ZBL-F103裂縫觀測(cè)儀1智博聯(lián)裂縫觀測(cè)9ZC3-A回彈儀2山東混凝土強(qiáng)度11筆記本電腦4數(shù)據(jù)采集12應(yīng)變片若干中國(guó)應(yīng)變傳感器13發(fā)電機(jī)3中國(guó)提供電源14橋梁檢測(cè)車1中國(guó)測(cè)試工作平臺(tái)15非金屬超聲檢測(cè)儀1中國(guó)混凝土強(qiáng)度結(jié)論橋梁檢測(cè)方案對(duì)橋梁檢測(cè)的具體實(shí)施具有指導(dǎo)意義！望全體工作人員同心協(xié)力，共同完成此次檢測(cè)工作。參考文獻(xiàn)： （1）交通行業(yè)工程標(biāo)準(zhǔn)公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D62-2004）；（2）交通行業(yè)工程標(biāo)準(zhǔn)公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（JTG D60-2004）；（3）交通行業(yè)工程標(biāo)準(zhǔn)公路工程質(zhì)量