橋梁靜動載試驗方案

1、橋梁承載能力靜動載試驗方案編制： 校審： 批準： 有限公司2016年 月 日目 錄第一章 工程概況 . . 11.1任務來源及具體任務 . 11.2項目概述 . . 1 1.2.1主要技術指標 . . 21.3工程質量鑒定檢測依據(jù) . 3第二章 橋梁試驗目的、內容及儀器 . 42.1荷載試驗的目的 . . 42.2靜載荷載試驗 . 42.3動載荷載試驗 . . 42.4使用儀器 . . 5第三章 靜載試驗實施 . 63.1試驗項目 . . 63.2測試項目及其量測方法 . 63.3荷載計算 . . 73.4 加載車輛 . . 8 3.4.1 試驗承載能力加載方案 . 8 3.4.2荷載加載系數(shù)

2、 . . 93.5試驗加載步驟 . . 93.6試驗加載程序 . 103.7加載方式與分級加載 . 103.8加載位置與加載工況確定 . 10 3.8.1車載布置 . . 11 3.8.2撓度測點布置方案 . 12 3.8.3應變測點布置方案 . 12第四章 動載測試 . 154.1動載試驗概述 . 154.2試驗目的 . 154.3測試系統(tǒng) . . 154.4試驗內容 . 16第五章 項目組織機構、設備及人員安排 . 175.1項目組織機構 . . 175.2參與檢測的人員情況 .175.3主要機械、儀器、及材料試驗計劃 . 185.4橋梁檢測工作安排 . 19第一章 工程概況1.1任務來源

3、及具體任務為了加強政府對工程質量的監(jiān)督控制職能和作好工程竣工質量鑒定工作，受*委托，*檢測有限公司對*進行承載能力試驗檢測工作。本次試驗檢測工作主要是橋梁的靜、動荷載試驗。1.2項目概述黎家洞橋位于桂陽縣X142線，中心樁號K13+063，交叉角度為75度。橋梁采用3×20m預應力混凝土空心板，橋梁全長72.64m，全寬7m。橋梁的整體布置圖與橫截面圖分別見圖1-1、圖1-2、圖1-3、圖1-4。圖1-2橋梁橫斷面圖圖1-3 空心板端部橫截面布置圖圖1-4 空心板跨中橫截面布置圖1.2.1主要技術指標（1）橋梁全長72.64米，即3×20m預應力混凝土空心板（簡支橋面連續(xù)）

4、；（2）設計荷載: 公路級（3）橋梁寬度布置為：7.0m=凈-6.0m(行車道)+2×0.5m（防撞欄）（4）橋梁縱、橫坡：縱坡0%、橫坡1.5%。1.3工程質量鑒定檢測依據(jù)本次檢測主要依據(jù)現(xiàn)行國家技術標準、部頒標準及相關技術規(guī)范、規(guī)程進行，具體包括：(1)公路橋涵設計通用規(guī)范(JTG D60-2015)；(2)公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程（JTG/T J21-2011）；(3)公路工程質量檢驗評定標準（JTG F80/1-2004）；(4)公路橋梁荷載試驗規(guī)程（JTG/T J21-01-2015）；(5)公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)（JTG D62-2004）；(6)施工

5、設計圖和其它有關技術文件。第二章 橋梁試驗目的、內容及儀器本次檢測主要包括兩方面的內容：靜載試驗檢測和動載試驗檢測。2.1荷載試驗的目的通常，對建成竣工后的橋梁均宜進行荷載試驗，并將試驗結果作為對橋梁承載能力、技術狀況與工程質量進行綜合評價的重要依據(jù)。本次試驗的目的主要包括：（1）檢驗該橋整體結構的質量和結構的可靠性；（2）判斷橋跨結構在試驗荷載作用下的實際受力狀態(tài)和工作狀態(tài)，評價結構的力學特性和工作性能，檢驗結構的承載能力是否能滿足設計標準;（3）通過動荷載試驗以及結構固有模態(tài)參數(shù)的實橋測試，了解橋跨結構的動力特性，以及各控制部位在使用荷載下的動力性能，為該橋進一步運營的養(yǎng)護管理提供必要的數(shù)

6、據(jù)和資料。2.2靜載荷載試驗、檢驗設計荷載作用跨中最大正彎矩下的撓度與應變；、檢驗設計荷載作用支點最大剪力下的撓度與應變；、試驗過程中裂縫的出現(xiàn)及發(fā)展情況。2.3動載荷載試驗結構振動的振幅A與阻尼比z；結構振型的測定，結構的固有頻率f0；汽車不同運行速度時的沖擊系數(shù)m。2.4使用儀器表2-1 試驗儀器設備一覽表第三章 靜載試驗實施3.1試驗項目實施荷載試驗是通過對橋梁施加靜力荷載作用，測定橋梁結構在試驗荷載作用下的結構響應，并據(jù)此判定橋梁承載能力是否滿足要求。為了滿足鑒定橋梁承載能力的要求，試驗荷載工況的選擇應依據(jù)反映橋梁結構的最不利受力狀態(tài)的原則來進行。依據(jù)相關標準規(guī)范的規(guī)定并結合試驗橋梁結

7、構體系的具體情況來設置加載工況。依據(jù)本次工程特點，靜載試驗項目如表3-1所示。表3-1靜載試驗項目測試內容圖3-1 靜載測試斷面示意圖3.2測試項目及其量測方法(1) 空心板撓度擬采用在空心板跨中底板設置測點，采用百分表測試；(2) 空心板表面應力（應變），擬采用在空心板底板表面粘貼應變片或表面式應變計，配匹數(shù)據(jù)采集裝置進行測量；3.3荷載計算根據(jù)設計文獻規(guī)定，計算荷載：公路級。各試驗橋梁橋跨理論內力計算如下，由于在實際試驗過程中，橋面瀝青層鋪設情況、試驗環(huán)境、荷載重量、加載方式等各種不確定因素存在，會導致實際內力計算值與以下內力計算值產(chǎn)生差別，則在試驗前、試驗中及試驗后需對其內力計算按照實際

8、情況進行相應調整。表3-2 荷載計算圖形3.4 加載車輛3.4.1 試驗承載能力加載方案根據(jù)公路橋梁荷載試驗規(guī)程（JTG/T J21-01-2015）的規(guī)定，靜載試驗荷載一方面應保證結構的安全性，另一方面又應要求能夠充分暴露結構的承載能力，一般試驗荷載效率系數(shù)要達到以下要求：£1.05qh£0.95)m+(1×Ss S/=qhS靜力試驗荷載作用下，某一加載試驗項目對應的加載控制截面內力、應力或變位的最大計算效應值；按規(guī)范取用的沖擊系數(shù)值；mS檢算荷載產(chǎn)生的同一加載控制截面內力、應力或變位的最不利效應計算值； q靜力試驗荷載效率。h理論上，對于每一個測試項目，不論是

9、彎矩、剪力還是軸力都要在其對應的最不利位置進行加載試驗。但在實際處理過程中，可以通過理論計算對這些最不利的加載情況進行合并，以提高試驗的效率。£1.05qh£根據(jù)確定的控制設計的主要指標，參照內力影響線對相應的截面進行最不利的試加載，在保證試驗荷載效率達到0的情況下，確定實際試驗的加載車輛，.95最終采用的試驗車輛的參數(shù)如表3-3所示。圖3-2 實際加載車輛軸重、軸距示意圖 表3-3 荷載試驗標準車輛技術參數(shù)表3.4.2荷載加載系數(shù)根據(jù)測試工況列出各控制截面內力的靜載試驗效率系數(shù)hq見表3-4；表明各試驗工況下的荷載效率系數(shù)均能達到規(guī)范要求。在上述荷載作用下，各試驗梁荷載效

10、率系數(shù)在規(guī)定的范圍內，梁體承載力可以得到充分體現(xiàn)，且并不至于對梁板造成損傷。表3-4 黎家洞橋靜載試驗效率（內力單位：kN·m）3.5試驗加載步驟加載前一天，將試驗跨梁底混凝土電阻應變片粘貼、檢查完畢。正式加載試驗前調試靜態(tài)電阻應變儀，將各點應變調零，標示變形測點位置，測量加載車輛軸距及軸重，標出加載線。正式加載前，對結構進行2次預加載，使結構進入正常工作狀態(tài)，消除結構的非彈性變形。同時檢查測試設備工作狀況是否正常，性能是否可靠，并預演人員組織及操作情況。每級荷載加載后，等待結構變形穩(wěn)定。根據(jù)公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程，按結構在同一級荷載內，最后5分鐘變位增量小于前一個5分鐘變位增

11、量的15%，且加載穩(wěn)定時間不小于15分鐘。則可以正式讀數(shù)記錄。全部卸載完成后，待時30分鐘以上讀各測量參數(shù)的殘余值。整個試驗過程中，要隨時關注量測值的變化是否符合規(guī)律，及時排除故障。若發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常，應查明原因，排除故障后研究是否繼續(xù)加載。出現(xiàn)以下情況，立即停止加載：控制測點應力已達到或超過理論計算的控制應力時；控制測點撓度超過規(guī)范允許值時；由于加載，使結構裂縫長度、寬度急劇增加，新裂縫大量出現(xiàn)；裂縫超過允許值的裂縫大量增多，對結構使用壽命造成較大影響時；發(fā)生其他損壞，影響橋梁承載能力或正常使用時。正式加載按以下荷載工況加載程序進行試驗，車速小于5km/h。3.6試驗加載程序(1)在進行正式加載

12、試驗前，用兩輛載重加載車分別在橋跨L/2或L/4進行橫橋向對稱的預加載，預加載試驗每一加載載位的持荷時間為20分鐘。預加載的目的在于，一方面是使結構進入正常工作狀態(tài)，另一方面是檢查測試系統(tǒng)和試驗組織是否工作正常。在確認測試系統(tǒng)和試驗組織工作正常后，預加載試驗宜反復進行兩次。(2)預加載卸至零荷載，并在結構得到充分的零荷恢復后，才可進入正式加載試驗。正式加載試驗分別按試驗方案所列的加載工況序號逐一進行，完成一個序號的加載工況后，應使結構得到充分的零荷恢復，方可進入下一序號的加載工況。結構零荷充分恢復的標志是，加載試驗實測的結構最大變位測點在卸零荷后變位恢復最后一個10分鐘的增量小于第1個10分鐘

13、增量的15%。3.7加載方式與分級加載為了獲取結構試驗荷載與變位的相關曲線，防止結構加載意外損傷，就某一加載試驗項目，其靜力試驗荷載分成三級或四級加載，分兩級卸零。加載方式為單次逐級遞加到最大荷載，然后分級卸至零荷載。靜力試驗荷載的加載分級主要依據(jù)載車在某一加載試驗項目對應的控制截面內力和變位影響面內縱橫向位置的不同以及加載車數(shù)量的多少，大約分成設計標準活荷載產(chǎn)生該加載試項目對應的控制截面內力或變位的最不利效應值的60%、80%、100%。3.8加載位置與加載工況確定試驗加載位置與加載工況的確定主要依據(jù)以下原則進行：(1)盡可能用最少的加載車輛達到最大的試驗荷載效率；(2)在滿足試驗荷載效率以

14、及能夠達到的試驗目的前提下，加載工況進行簡化、合并，以盡量減少加載位置；(3)每一加載工況依據(jù)某一加載試驗項目為主，兼顧其他加載試驗項目。靜力試驗確定的加載工況及相應的加載位置和加載試驗項目按照實際計算結果為準。3.8.1車載布置各工況最大效應車載布置根據(jù)計算結果進行布置。圖3-3 跨中最大正彎矩影響線圖3-4 工況1（跨中最大正彎矩）加載及車輛布置情況圖3-5 支點最大剪力影響線圖3-6 工況2（支點最大剪力）加載及車輛布置情況3.8.2撓度測點布置方案橋面撓度擬采用在空心板跨中底板設置測點，采用百分表測試；具體布設情況見圖3-7。圖3-7 撓度測量布置情況（百分表）3.8.3應變測點布置方

15、案應變測試：在空心板的底板安裝靜態(tài)應變片進行應變測試，每個測試截面的應變測點布置如圖3-8。圖3-8 跨中截面應變測量布置情況表3-5 各加載工況下截面最大撓度理論值表3-6 各加載工況下截面應變理論值第四章 動載測試4.1動載試驗概述橋梁結構的動力特性，如固有頻率、阻尼系數(shù)和振型等，只與結構本身的固有性質有關，是結構振動系統(tǒng)的基本特征。橋梁動載試驗就是要從大量的實測數(shù)據(jù)信號中，了解結構自身的動力特性以及結構抵抗受迫振動和突發(fā)荷載作用的能力，綜合評價橋梁結構的動力特性及動力響應。揭示橋梁結構振動的內在規(guī)律，以判斷結構的實際工作狀態(tài)，同時也為使用階段結構評估積累原始數(shù)據(jù)。4.2試驗目的橋梁動力荷

16、載試驗的目的是測定橋梁結構的動力特性， 即橋梁結構的自振頻率、 振型、阻尼比等橋梁結構模態(tài)參數(shù)；測定橋梁結構在汽車動荷載作用下的強迫振動響應，即橋梁結構的動位移、動應力、沖擊效應等。通過動載試驗和理論分析來了解橋梁結構在試驗荷載作用下的實際工作狀態(tài)，判斷和評價橋梁結構的承載能力和使用條件。并結合橋梁靜力荷載試驗結果，對橋梁質量做出合理的評價，為橋梁運營管理及改造提供科學的依據(jù)。4.3測試系統(tǒng)北京東方振動和噪聲技術研究所研制的INV306U智能信號采集處理分析儀及DASP-V10分析軟件進行數(shù)據(jù)采集和分析，動力特性測試系統(tǒng)見圖4-1。圖4-1 動力特性測試系統(tǒng)框圖4.4試驗內容（1）在橋面上，使

17、用一輛重量為400kN的汽車分別以10km/h、20km/h、30km/h的行駛速度進行跑車，使橋梁產(chǎn)生受迫振動，量測橋梁的振幅和振動頻率；（2）在橋面上，使用一輛重量為400kN的汽車分別以10km/h、20km/h、30km/h的速度，行駛至跨中位置緊急剎車使橋梁產(chǎn)生受迫振動，量測橋梁的振幅與振動頻率；（3）在試驗橋跨的跨中位置，一輛重量為400kN的汽車前輪駛越10cm高的三角墊木，利用車輪的突然下落對橋梁產(chǎn)生沖擊，激起橋梁的豎向振動，量測橋梁的振幅、固有振動頻率和阻尼；（4）記錄橋梁在環(huán)境自然脈動下的振動，通過軟件分析得到橋梁的固有振動頻率。圖4-2 拾振器布置表4-1 動載試驗工況*結構第一階理論固有基頻為6.0Hz。第五章 項目組織機構、設備及人員安排5.1項目組織機構為確保本工程檢測項目工作的順利進行，擬成立該項目現(xiàn)場試驗檢測領導指揮協(xié)調小組和檢測項目組：現(xiàn)場試驗