荷載試驗(yàn)方案

1、荷載試驗(yàn)方案 目 錄一、荷載試驗(yàn)概述11.1 橋梁概況11.2 主要技術(shù)指標(biāo)11.3 試驗(yàn)?zāi)康?1.4 試驗(yàn)依據(jù)21.5 試驗(yàn)荷載21.6 加載原則31.7 荷載試驗(yàn)結(jié)果分析的原則41.8 試驗(yàn)加載程序51.9 各工況試驗(yàn)車(chē)輛載位布置原則和方法6二、橋梁靜載試驗(yàn)72.1控制截面和試驗(yàn)工況72.1.1控制截面72.1.2試驗(yàn)工況72.1.3載位布置82.2橋梁外觀檢查與裂紋觀測(cè)102.3 撓度測(cè)量102.4 應(yīng)變測(cè)量102.5 溫度觀測(cè)11三、橋梁動(dòng)載試驗(yàn)123.1無(wú)障礙行車(chē)試驗(yàn)123.2有障礙行車(chē)試驗(yàn)123.3制動(dòng)試驗(yàn)123.4動(dòng)載試驗(yàn)分析工具13四、試驗(yàn)檢測(cè)人員14五、試驗(yàn)儀器15一、荷載試

2、驗(yàn)概述1.1 橋梁概況本橋設(shè)計(jì)為上下分幅，主梁為（30+50+30）m變高度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，采用C50混凝土，單箱雙室直腹板結(jié)構(gòu)。中支點(diǎn)梁高3m，跨中梁高1.7m，梁高按圓曲線(xiàn)變化。1.2 主要技術(shù)指標(biāo)Ø 道路等級(jí)：一級(jí)公路（兼具城市主干道）；Ø 設(shè)計(jì)荷載：公路-I級(jí)；Ø 設(shè)計(jì)速度：60km/h；Ø 橋面寬度：雙向八車(chē)道+雙側(cè)人行道+雙側(cè)非機(jī)動(dòng)車(chē)道，總寬44.5m；Ø 設(shè)計(jì)洪水頻率：1/100；Ø 地震動(dòng)參數(shù)：地震動(dòng)峰值加速度0.05g，反應(yīng)譜特征周期0.35s；Ø 通航等級(jí)：級(jí)；Ø 最小縱坡：0.3%；&#

3、216; 豎曲線(xiàn)最小半徑：5000m；1.3 試驗(yàn)?zāi)康脑诠こ探?、竣工前?yīng)該進(jìn)行橋梁的動(dòng)靜載試驗(yàn)，其主要目的是：1）檢驗(yàn)橋跨結(jié)構(gòu)的實(shí)際承載能力、結(jié)構(gòu)變形及抗裂性標(biāo)準(zhǔn)是否滿(mǎn)足有關(guān)技術(shù)規(guī)范要求，并結(jié)合理論計(jì)算分析結(jié)果，科學(xué)評(píng)定橋梁結(jié)構(gòu)目前的技術(shù)狀態(tài)是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，能否交付正常使用；2）通過(guò)荷載試驗(yàn)，尋求橋梁整體結(jié)構(gòu)的變形規(guī)律，了解結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力狀況和工作狀況，為今后橋梁運(yùn)營(yíng)、養(yǎng)護(hù)及管理提供科學(xué)依據(jù)；3）建立該類(lèi)橋梁有關(guān)的技術(shù)檔案，為今后興建同類(lèi)橋梁完善設(shè)計(jì)、優(yōu)化結(jié)構(gòu)、改進(jìn)工藝積累實(shí)測(cè)資料。1.4 試驗(yàn)依據(jù)本次荷載試驗(yàn)的依據(jù)主要有：1） 公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) JTG B01-20142） 公路橋涵設(shè)計(jì)通

4、用規(guī)范 JTG D60-20153） 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 D62-20044） 公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)JTG F80-1-20045） 公路橋梁荷載試驗(yàn)規(guī)程JTG/T J21-01-20156） 橋梁施工圖紙和荷載試驗(yàn)合同1.5 試驗(yàn)荷載本次試驗(yàn)采用450kN載重車(chē)，加載車(chē)輛技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表1.1和圖1.1。表1.1加載車(chē)輛技術(shù)指標(biāo)軸距前軸距中軸 1.80 m軸重前軸 60 kN中軸 130kN中軸距后軸 4.20 m后軸 260kN圖1.1 450kN加載汽車(chē)軸載、尺寸示意圖在荷載試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)時(shí)按標(biāo)準(zhǔn)軸距和軸重進(jìn)行布載，荷載試驗(yàn)完成后，按實(shí)際加載車(chē)輛的軸距和軸重重新

5、計(jì)算各工況下的控制截面的應(yīng)變和撓度等參數(shù)的計(jì)算值，并將該值作為理論值。1.6 加載原則各工況下試驗(yàn)所需加載車(chē)輛的數(shù)量，將根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)活荷載產(chǎn)生的最不利效應(yīng)值按下式所定原則等效換算而得（交竣工驗(yàn)收）：0.851.05式中：靜力試驗(yàn)荷載效率系數(shù)；試驗(yàn)荷載作用下，檢測(cè)部位變位或力的計(jì)算值；S設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)活荷載作用下，檢測(cè)部位變位或力的計(jì)算值（不計(jì)沖擊作用時(shí)）；設(shè)計(jì)取用的沖擊系數(shù)。對(duì)于新建橋梁，檢算荷載即為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)活荷載。設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)活荷載產(chǎn)生的最不利效應(yīng)值，以公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范JTJ D602015規(guī)定的公路I級(jí)計(jì)算、公路級(jí)車(chē)道荷載的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值qk和集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值Pk按公路I級(jí)車(chē)道荷載的0.75倍采用

6、。公路-級(jí)汽車(chē)荷載由車(chē)道荷載和車(chē)輛荷載組成，車(chē)道荷載見(jiàn)圖1.2。圖1.2 車(chē)道荷載公路-I級(jí)車(chē)道荷載的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值為qk=10.5kN/m,集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值按以下規(guī)定選?。簶蛄河?jì)算跨徑小于或等于5m時(shí)，Pk=180 kN；橋梁計(jì)算跨徑等于或大于50m時(shí)，Pk =360kN；計(jì)算跨徑在5m50m之間，采用直線(xiàn)內(nèi)插。計(jì)算剪力效應(yīng)時(shí)，上述集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)乘以1.2的系數(shù)。當(dāng)橋涵設(shè)計(jì)車(chē)道等于或大于2時(shí)，由汽車(chē)荷載產(chǎn)生的效應(yīng)按規(guī)定的多車(chē)道橫向折減系數(shù)(見(jiàn)表1.2)進(jìn)行折減，但折減后的效應(yīng)不得小于兩條設(shè)計(jì)車(chē)道的荷載效應(yīng)。表1.2 車(chē)道橫向折減系數(shù)設(shè)計(jì)車(chē)道數(shù)目2345678折減系數(shù)1.000.780.670

7、.600.550.520.50按照公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范JTG D602015的4.3.2條，汽車(chē)荷載沖擊系數(shù)按下式計(jì)算：當(dāng)<1.5Hz時(shí)， 當(dāng)1.5Hz14Hz時(shí)，當(dāng)>14Hz時(shí)， 式中：結(jié)構(gòu)基頻(Hz)。1.7 荷載試驗(yàn)結(jié)果分析的原則按照公路橋梁荷載試驗(yàn)規(guī)程（JTG/T J21-01-2015）的要求，荷載試驗(yàn)的應(yīng)變（或應(yīng)力）、撓度實(shí)測(cè)值與理論值之比稱(chēng)為校驗(yàn)系數(shù)。當(dāng)出現(xiàn)下列情況之一時(shí)，應(yīng)判定橋梁承載能力不滿(mǎn)足要求：1、主要測(cè)點(diǎn)靜力荷載試驗(yàn)校驗(yàn)系數(shù)大于1。2、主要測(cè)點(diǎn)相對(duì)殘余變位或相對(duì)殘余應(yīng)變超過(guò)20%。3、試驗(yàn)荷載作用下裂縫擴(kuò)展寬度超過(guò)規(guī)定限制，且卸載后裂縫閉合寬度小于擴(kuò)展寬度的

8、2/3。4、在試驗(yàn)荷載作用下，橋梁基礎(chǔ)發(fā)生不穩(wěn)定沉降變位。1.8 試驗(yàn)加載程序?yàn)檫_(dá)到試驗(yàn)數(shù)據(jù)穩(wěn)定和試驗(yàn)安全之目的，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)對(duì)加載作如下安排：1）試驗(yàn)應(yīng)選擇在氣溫變化不大和結(jié)構(gòu)溫度趨于穩(wěn)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行。試驗(yàn)過(guò)程中在量測(cè)荷載作用下結(jié)構(gòu)響應(yīng)的同時(shí)對(duì)應(yīng)地量測(cè)結(jié)構(gòu)表面溫度，盡可能選擇在氣溫差異不大的晚間進(jìn)行。2）在試驗(yàn)開(kāi)始前，用單輛試驗(yàn)車(chē)低速多次往返通過(guò)試驗(yàn)橋梁，以消除部分殘余應(yīng)力，起到使試驗(yàn)數(shù)據(jù)穩(wěn)定的效果；3）為保證試驗(yàn)安全，避免過(guò)載引起橋梁損壞，其試驗(yàn)車(chē)輛將采取分批加載。事先計(jì)算出各工況下全部車(chē)輛引起控制截面的應(yīng)變與撓度，在部分試驗(yàn)車(chē)輛到位后，測(cè)量相關(guān)的應(yīng)變和撓度，與計(jì)算值進(jìn)行比較，按彈性力學(xué)原理，

9、確認(rèn)全部車(chē)輛產(chǎn)生的應(yīng)變?cè)谟?jì)算估計(jì)的范圍之內(nèi)后，再讓全部試驗(yàn)車(chē)輛到位。4）加載過(guò)程中，發(fā)生以下情況之一時(shí)終止加載： 控制測(cè)點(diǎn)應(yīng)變或者位移超過(guò)設(shè)計(jì)值，并且達(dá)到或者超過(guò)按規(guī)范安全條件要求反算的控制應(yīng)變或位移時(shí)； 控制測(cè)點(diǎn)應(yīng)變或者位移，超過(guò)設(shè)計(jì)允許值時(shí)； 結(jié)構(gòu)出現(xiàn)受力損傷或局部發(fā)生損壞，有可能會(huì)影響橋梁承載能力和正常使用時(shí)。1.9 各工況試驗(yàn)車(chē)輛載位布置原則和方法加載車(chē)輛的載位布置是通過(guò)有限輛的試驗(yàn)用車(chē)，布置在適宜的位置，對(duì)測(cè)試截面產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)內(nèi)力，達(dá)到設(shè)計(jì)荷載產(chǎn)生的最不利內(nèi)力效應(yīng)值。試驗(yàn)車(chē)輛載位布置的確定，將由橋梁試驗(yàn)布載專(zhuān)用程序計(jì)算完成。該軟件不僅可以?xún)?yōu)化試驗(yàn)用車(chē)的數(shù)量，滿(mǎn)足各工況達(dá)到要求的試驗(yàn)荷載

10、效率系數(shù)，而且可以給出此載位布置時(shí)其它控制截面產(chǎn)生的內(nèi)力，避免引起該工況下其它截面內(nèi)力超載的危險(xiǎn)情況。二、橋梁靜載試驗(yàn)2.1控制截面和試驗(yàn)工況2.1.1控制截面根據(jù)交通部頒布的公路橋梁荷載試驗(yàn)規(guī)程（JTG/T J21-01-2015），對(duì)于大跨徑連續(xù)梁橋承載能力試驗(yàn)的內(nèi)力或位移控制截面規(guī)定見(jiàn)表2.1。表2.1 連續(xù)梁橋的控制截面橋型內(nèi)力或位移控制截面連續(xù)梁橋主要工況1.主跨支點(diǎn)位置最大負(fù)彎矩工況；2主跨跨中截面最大正彎矩工況；3.邊跨主梁最大正彎矩工況附加工況主跨（中）支點(diǎn)附近主梁最大剪力工況本橋選擇主橋30+50+30m預(yù)應(yīng)力變截面連續(xù)箱梁中的2跨進(jìn)行荷載試驗(yàn)。本次靜載試驗(yàn)共布置3個(gè)測(cè)試截面

11、，各測(cè)試截面布置見(jiàn)圖2.1。 圖2.1 橋梁靜載試驗(yàn)截面布置圖 2.1.2試驗(yàn)工況本橋靜載試驗(yàn)共安排3個(gè)試驗(yàn)工況，以檢測(cè)試驗(yàn)控制截面的承載能力，試驗(yàn)?zāi)康牡仍斠?jiàn)表2.2。表2.2 橋梁靜載試驗(yàn)工況工況控 制 截 面控制項(xiàng)目效率系數(shù) 加載車(chē)數(shù)1第一跨L/2截面A正彎矩7763.36/8111.4=0.9642第二跨內(nèi)支點(diǎn)截面B負(fù)彎矩-15371.34/-16229.8=0.9573第二跨跨中截面C正彎矩9897.3/10751.8=0.925注：彎矩單位：KN·m 表2.2中列出了各試驗(yàn)工況的目的，如工況2為檢驗(yàn)跨中B截面承受負(fù)彎矩的承載能力，由“控制截面”、“控制項(xiàng)目”與“加載車(chē)輛”3

12、項(xiàng)來(lái)簡(jiǎn)要說(shuō)明?！靶氏禂?shù)”項(xiàng)表示靜力試驗(yàn)荷載效率系數(shù)的計(jì)算公式，其分母是在公路級(jí)設(shè)計(jì)荷載作用下，檢測(cè)部位（對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)最不利的）最大正彎矩的計(jì)算值，而分子為試驗(yàn)車(chē)輛在該檢測(cè)截面所產(chǎn)生的正彎矩值。為使效率系數(shù)（加上沖擊系數(shù)影響）在0.851.05左右（對(duì)于交竣工驗(yàn)收），將根據(jù)試驗(yàn)車(chē)輛的軸載與軸距，通過(guò)專(zhuān)用的有限元軟件，計(jì)算出試驗(yàn)車(chē)輛數(shù)和布載位置。2.1.3載位布置試驗(yàn)工況1檢驗(yàn)第一跨跨中截面A承受公路級(jí)正彎矩的承載能力。圖2.2 試驗(yàn)工況1車(chē)輛布置圖試驗(yàn)工況2檢驗(yàn)第二跨內(nèi)支點(diǎn)截面B承受公路級(jí)負(fù)彎矩的承載能力。圖2.3 試驗(yàn)工況2車(chē)輛布置圖試驗(yàn)工況3檢驗(yàn)第二跨跨中截面C承受公路級(jí)正彎矩的承載能力。圖

13、2.4 試驗(yàn)工況3車(chē)輛布置圖2.2橋梁外觀檢查與裂紋觀測(cè)試驗(yàn)前，分別對(duì)橋梁各控制截面處進(jìn)行外觀檢查，主要檢查是否存在裂縫。試驗(yàn)中，觀察橋梁在試驗(yàn)荷載作用下是否有裂縫產(chǎn)生或擴(kuò)展。若有，則記錄裂縫產(chǎn)生部位、長(zhǎng)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(cè)量在各試驗(yàn)工況下，加載前、加載中和卸載后，對(duì)橋梁撓度進(jìn)行測(cè)量。撓度測(cè)點(diǎn)分別位于試驗(yàn)第一跨至第二跨的墩頂、L/4處、L/2和3L/4的橋面兩側(cè)，采用精密水準(zhǔn)儀觀測(cè)。具體布置如圖2.5。圖2.5 橋梁撓度測(cè)點(diǎn)布置圖2.4 應(yīng)變測(cè)量在各試驗(yàn)工況下，加載前、加載中和卸載后，對(duì)橋梁應(yīng)變進(jìn)行測(cè)量，A、B、C測(cè)點(diǎn)如圖2.6，應(yīng)變測(cè)試點(diǎn)采用布置縱

14、向電阻式應(yīng)變片的方式。圖2.6 A、B、C截面應(yīng)變測(cè)試點(diǎn)電阻應(yīng)變測(cè)量方法，采用DH3815N-2靜態(tài)應(yīng)變測(cè)試系統(tǒng)、DH3815N-3靜態(tài)應(yīng)變數(shù)據(jù)采集箱進(jìn)行采集。2.5 溫度觀測(cè)試驗(yàn)過(guò)程中觀測(cè)大氣溫度和橋梁混凝土的日曬、背陽(yáng)表面溫度。以便掌握溫度對(duì)應(yīng)變測(cè)試數(shù)據(jù)的影響，并進(jìn)行數(shù)據(jù)的合理修正。三、橋梁動(dòng)載試驗(yàn)動(dòng)載試驗(yàn)主要是通過(guò)對(duì)記錄的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行分析得到橋梁結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性和響應(yīng)，并與理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，從而為檢驗(yàn)橋梁的承載力提供依據(jù)，分析和評(píng)價(jià)橋梁的整體動(dòng)態(tài)性能。3.1無(wú)障礙行車(chē)試驗(yàn)(1)測(cè)試方法用1輛450kN的汽車(chē)分別以20km/h、40km/h和60km/h的速度勻速通過(guò)橋跨結(jié)構(gòu)，以測(cè)定橋梁

15、結(jié)構(gòu)在動(dòng)荷載作用下的強(qiáng)迫振動(dòng)響應(yīng)。(2)測(cè)點(diǎn)布置在橋梁跨中附近，設(shè)1個(gè)動(dòng)應(yīng)變測(cè)點(diǎn)和1個(gè)豎向加速度測(cè)點(diǎn)，測(cè)量跑車(chē)時(shí)的動(dòng)應(yīng)變時(shí)程曲線(xiàn)和加速度時(shí)程曲線(xiàn)。3.2有障礙行車(chē)試驗(yàn)(1)測(cè)試方法在跨中橋面設(shè)置高度12cm的弓形木板，然后用一輛450kN的汽車(chē)以5-20km/h速度越過(guò)木板后停車(chē)，以測(cè)定橋梁結(jié)構(gòu)在沖擊荷載作用下的強(qiáng)迫振動(dòng)響應(yīng)。(2)測(cè)點(diǎn)布置在橋梁跨中附近，設(shè)1個(gè)豎向加速度測(cè)點(diǎn)。3.3制動(dòng)試驗(yàn)(1)測(cè)試方法以一輛450kN的汽車(chē)分別以20km/h、40km/h和60km/h速度行駛在橋梁跨中位置時(shí)剎車(chē)，以測(cè)定橋梁結(jié)構(gòu)在車(chē)輛制動(dòng)作用下的強(qiáng)迫振動(dòng)響應(yīng)。(2)測(cè)點(diǎn)布置在橋梁跨中附近，沿縱向、豎向各設(shè)1個(gè)加速度測(cè)點(diǎn)。3.4動(dòng)載試驗(yàn)分析工具運(yùn)用CRAS隨機(jī)信號(hào)與振動(dòng)分析系統(tǒng)或DH5290動(dòng)態(tài)信號(hào)測(cè)試分析系統(tǒng)，進(jìn)行橋梁動(dòng)力特性分析。四、試驗(yàn)檢測(cè)人員項(xiàng)目組成員均為本單位常年從事橋梁工程和結(jié)構(gòu)工程教學(xué)、科研、施工和監(jiān)理、檢測(cè)的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員，對(duì)于大跨徑橋梁荷載試驗(yàn)均有十分豐富的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，完全具備了完成荷載試驗(yàn)任務(wù)的能力和條件。擬參加的技術(shù)人員及分工見(jiàn)表4.1。表4.1 試驗(yàn)檢測(cè)項(xiàng)目組主要成員序號(hào)姓名年齡擬任職務(wù)技術(shù)職稱(chēng)類(lèi)似工作年限資格證書(shū)