橋梁荷載試驗(yàn)的目的及主要內(nèi)容（ppt）

1、橋梁荷載試驗(yàn)的目的及主要內(nèi)容荷載試驗(yàn)的目的及主要內(nèi)容加載方案和測(cè)點(diǎn)布置靜載試驗(yàn)儀器設(shè)備靜載試驗(yàn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析及橋梁承載力評(píng)定結(jié)構(gòu)動(dòng)載試驗(yàn)本章主要內(nèi)容橋梁荷載試驗(yàn)就是對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)物進(jìn)行直接加載測(cè)試的一種特殊的科學(xué)試驗(yàn)工作。橋梁荷載試驗(yàn)分為靜載試驗(yàn)和動(dòng)載試驗(yàn)。 荷載試驗(yàn)的目的及主要內(nèi)容動(dòng)載試驗(yàn)： 橋梁動(dòng)載試驗(yàn)是利用某種激振方法激起橋梁結(jié)構(gòu)的振動(dòng)，然后測(cè)定其固有頻率、阻尼比、振型、動(dòng)力沖擊系數(shù)、行車響應(yīng)等參量，從而判斷橋梁結(jié)構(gòu)的整體剛度、行車性能。靜載試驗(yàn)： 所謂橋梁靜載試驗(yàn)，是將靜止的荷載作用在橋梁上的指定位置，然后對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的靜力位移、靜力應(yīng)變、裂縫等參量進(jìn)行測(cè)試，從而對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)在荷載作用下的工作性

2、能及使用能力作出評(píng)價(jià)。一、荷載試驗(yàn)的目的：新建橋梁：（1）檢驗(yàn)橋梁設(shè)計(jì)施工質(zhì)量； （2）判定橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)際承載力； （3）驗(yàn)證橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)理論和設(shè)計(jì)方法。舊橋：（1）確定橋梁結(jié)構(gòu)的承載能力及營(yíng)運(yùn)條件 （2）分析橋梁病害原因及其變化規(guī)律荷載試驗(yàn)的目的及主要內(nèi)容二、主要工作內(nèi)容：（1）明確荷載試驗(yàn)的目的；（2）試驗(yàn)準(zhǔn)備工作；（3）荷載試驗(yàn)的方案擬定(包括靜載試驗(yàn)與動(dòng)載試驗(yàn)測(cè)試項(xiàng)目）（4）荷載試驗(yàn)的測(cè)點(diǎn)設(shè)置與測(cè)試儀器、設(shè)備組配；（5）荷載試驗(yàn)的加載等級(jí)控制與試驗(yàn)過程安全控制；（6）試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析與結(jié)構(gòu)性能評(píng)定；（7）試驗(yàn)報(bào)告編寫一般程序分為三個(gè)階段：1. 試驗(yàn)準(zhǔn)備 階段 2.加載與觀測(cè)階段 3. 測(cè)

3、試結(jié)果的分析與評(píng)定荷載試驗(yàn)的目的及主要內(nèi)容三、荷載試驗(yàn)的準(zhǔn)備工作： 計(jì)劃與淮備階段的工作內(nèi)容主要有：收集、研究試驗(yàn)橋梁的有關(guān)技術(shù)文件，考察試驗(yàn)橋梁的現(xiàn)狀和試驗(yàn)的環(huán)境條件，擬定試驗(yàn)方案及試驗(yàn)程序，確定試驗(yàn)組織及人員組成，測(cè)試系統(tǒng)的構(gòu)成，儀器的組配及標(biāo)定，必要的器材淮備等工作。1試驗(yàn)孔(或墩、塔)的選擇2搭設(shè)腳手架和測(cè)試支架3靜載試驗(yàn)加載位置的放樣和卸載位置的安排4試驗(yàn)人員組織及分工5其他準(zhǔn)備工作試驗(yàn)方案與實(shí)施一、試驗(yàn)荷載工況的確定：1簡(jiǎn)支梁橋試驗(yàn)荷載工況 (1)主要工況 跨中最大正彎矩工況 (2)附加工況 l4截面最大正彎矩工況 支點(diǎn)最大剪力工況 橋墩最大豎向反力工況3懸臂梁橋(T形剛構(gòu)橋)試驗(yàn)

4、荷載工況 (1)主要工況 墩頂支點(diǎn)最大負(fù)彎矩工況 錨固孔跨中最大正彎矩工況 (2)附加工況 墩頂支點(diǎn)最大剪力工況 桂孔跨中最大正彎矩工況 橋墩最大豎向反力工況4連續(xù)剛構(gòu)橋試驗(yàn)荷載工況 (1)主要工況 主跨墩頂最大負(fù)彎矩工況 主跨跨中最大正彎矩工況 (2)附加工況 墩頂支點(diǎn)最大剪力工況 邊跨最大正彎矩工況 橋墩(臺(tái))最大反力工況2連續(xù)梁橋試驗(yàn)荷載工況 (1)主要工況 主跨支點(diǎn)最大負(fù)彎矩工況 主跨跨中最大正彎矩工況 (2)附加工況 邊跨最大正彎矩工況 主跨橋墩最大豎向反力工況 主跨支點(diǎn)最大剪力工況試驗(yàn)方案與實(shí)施一、試驗(yàn)荷載工況的確定：5無鉸拱橋試驗(yàn)荷載工況 (1)主要工況 拱頂最大正彎矩工況 拱腳

5、最大負(fù)彎矩工況 （2）附加工況 拱腳最大水平推力工況 l/4截面最大正彎矩和最大負(fù)彎矩工況 l/4截面正負(fù)撓度絕對(duì)值之和最大工況7、斜拉橋試驗(yàn)荷載工況 (1)主些工況 主梁中兒跨中最大正彎距工況 主梁墩頂支點(diǎn)最大負(fù)彎矩工況 主塔塔頂縱橋向最大水平變位與塔腳截面最大彎矩工況 (2)附加工況 中孔跨中附近拉索最大拉力工況 主梁最大撓度工況 輔助墩最大豎向反力工況6、兩鉸拱橋試驗(yàn)工況 (1)主要工況 拱頂最大正彎矩工況 拱腳最大水平推力工況 (2)附加工況 l/4截面最大正彎矩和最大負(fù)彎矩工況 l/4截面正負(fù)撓度絕對(duì)值之和最大工況試驗(yàn)方案與實(shí)施二、試驗(yàn)荷載等級(jí)的確定：(1)汽車和人群(標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)荷載)

6、；(2)掛車或履帶車(驗(yàn)算荷載)(3)需通行的特殊重型車輛。 分別計(jì)算設(shè)計(jì)時(shí)所采用的控制荷載或由試驗(yàn)?zāi)康乃鶝Q定的荷載對(duì)結(jié)構(gòu)控制截面產(chǎn)生的內(nèi)力(或變形)的最不利值并進(jìn)行比較，取其中最不利者對(duì)應(yīng)的荷載作為控制荷載。 荷載試驗(yàn)應(yīng)盡量采用與控制荷載相同的荷載，而組成控制荷載(標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)荷載)的車輛是由運(yùn)管車輛統(tǒng)計(jì)而得的概率模型。當(dāng)客觀條件所限，采用的試驗(yàn)荷載與控制荷載有差別時(shí)，為保證試驗(yàn)效果，在選擇試驗(yàn)荷載的大小和加載位置時(shí)采用靜載試驗(yàn)效率q進(jìn)行控制?？刂坪奢d試驗(yàn)方案與實(shí)施注意取值：提高還是降低、新橋與舊橋靜載試驗(yàn)效率式中： 試驗(yàn)荷載作用下控制截面最不利效應(yīng)計(jì)算值； S 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)荷載作用下控制截面最不利

7、計(jì)算值； 按規(guī)范計(jì)算的沖擊系數(shù)。正常試驗(yàn)條件下 應(yīng)滿足下列條件：0.95 1.05試驗(yàn)方案與實(shí)施靜載加載分級(jí)與控制 為了加載安全和了解結(jié)構(gòu)應(yīng)變和變位隨試驗(yàn)荷載增加的變化關(guān)系。1、分級(jí)控制的原則(1)當(dāng)加載分級(jí)較為方便時(shí)，可按最大控制截面內(nèi)力荷載工況均分為45級(jí)。(2)當(dāng)使用載重車加載，車輛稱重有困難時(shí)也可分成3級(jí)加載。(3)當(dāng)橋梁的調(diào)查和驗(yàn)算工作不充分，或橋況較差，應(yīng)盡量增多加載分級(jí)。如限于條件，加載分組較少時(shí)，應(yīng)汁意每級(jí)加載時(shí)，車輛荷載應(yīng)逐輛緩緩駛?cè)腩A(yù)定加載位置，必要時(shí)可在加載車輛未到達(dá)預(yù)定加就位置的分次對(duì)控制測(cè)點(diǎn)進(jìn)行讀數(shù)監(jiān)控，以確保試驗(yàn)安全。(4)在安排加載分級(jí)時(shí)，應(yīng)注意加載過程中其他截面

8、內(nèi)力亦應(yīng)逐漸增加，且最大內(nèi)力不應(yīng)超過控制荷載作用下的最不利內(nèi)力。(5)根據(jù)具體條件決定分級(jí)加載的方法最好每級(jí)加載后卸載，也可逐級(jí)加載，達(dá)到最大荷載后逐級(jí)卸載。三、加載方式及設(shè)備的選擇：2、車輛荷載加載分級(jí)的方法 （1）逐漸增加加載車輛數(shù) （2）先上輕車后上重車 （3）加載車位于內(nèi)力影響線的不同部位 （4）加載車分次裝載重物 以上各法亦可綜合采用，以方便加載分級(jí)實(shí)施。試驗(yàn)方案與實(shí)施3、加卸載的時(shí)間選擇 主要是考慮溫度變化對(duì)試驗(yàn)引起的影響4、加載分組的計(jì)算 根據(jù)各荷載工況的加載分級(jí)，按彈性階段計(jì)算結(jié)構(gòu)各測(cè)點(diǎn)在不同荷載等級(jí)下的理論計(jì)算變位(或應(yīng)變)，以便對(duì)加載試驗(yàn)過程進(jìn)行分析和控制。計(jì)算采用的材料彈

9、性模量如已做材料試驗(yàn)的用實(shí)測(cè)值，未做材料試驗(yàn)的可按規(guī)范規(guī)定取值。加載設(shè)備的選擇可行式車輛、重物直接加載加載重物的稱量稱重法、體積法、綜合計(jì)算法軸重?zé)o論采用何種方法確定加載重力，均應(yīng)做到準(zhǔn)確可靠，其稱量誤差最大不得越過5%，最好能采用兩種稱量方法互相校核。試驗(yàn)方案與實(shí)施四、測(cè)點(diǎn)的布置：1、主要測(cè)點(diǎn)的布設(shè) 布沒的測(cè)點(diǎn)不宜過多，但要保證觀測(cè)質(zhì)量。有條件時(shí)，同一測(cè)點(diǎn)可用不同的測(cè)試方法進(jìn)行校對(duì)。一般情況下，對(duì)主要測(cè)點(diǎn)的布設(shè)應(yīng)能控制結(jié)構(gòu)的最大應(yīng)(應(yīng)變)和最大撓度(或位移）。2、附加測(cè)點(diǎn)的布設(shè) 根據(jù)橋梁調(diào)查和檢算工作的深度，綜合考慮結(jié)構(gòu)持點(diǎn)和橋梁目前狀況等可適當(dāng)加設(shè)以下測(cè)點(diǎn)： （1）撓度沿橋長(zhǎng)或沿控制裁面橋

10、寬方向分布； （2）應(yīng)變沿控制截面橋?qū)挿较蚍植迹?（3）應(yīng)變沿截面高度分布； （4）組合構(gòu)件的結(jié)合面上、下緣應(yīng)變； （5）墩臺(tái)的沉降、水平位移與轉(zhuǎn)角，連拱橋多個(gè)墩臺(tái)的水平位移； （6）剪切應(yīng)變； （7）其他結(jié)構(gòu)薄弱部位的應(yīng)變； （8）裂縫的監(jiān)測(cè)試驗(yàn)方案與實(shí)施3、溫度測(cè)點(diǎn)的布設(shè) 一般應(yīng)實(shí)測(cè)控制截面的橫向應(yīng)力增大系數(shù)。當(dāng)結(jié)構(gòu)橫向聯(lián)系構(gòu)件質(zhì)量較差，連接較弱時(shí)，則必須測(cè)定控制截面的橫向應(yīng)力增大系數(shù)。簡(jiǎn)支梁跨中截面橫向應(yīng)力增大系數(shù)的測(cè)定，既可采用觀測(cè)跨中沿橋?qū)挿较驊?yīng)變變化的方法，也可采用觀測(cè)跨中沿橋?qū)挿介g撓度變化的方法來進(jìn)行計(jì)算或用兩種方法互校。 對(duì)于剪切應(yīng)變測(cè)點(diǎn)一般采取設(shè)置應(yīng)變花的方法進(jìn)行觀測(cè)，為了方

11、便，對(duì)于梁橋的剪應(yīng)力也可在截面中性軸處主應(yīng)力方向設(shè)置單一應(yīng)變測(cè)點(diǎn)來進(jìn)行觀測(cè)。梁橋的實(shí)際最大剪應(yīng)力截面應(yīng)設(shè)置在支座附近而不是支座上，即設(shè)在自梁底支承線與水平成45度方向斜線與截面中性釉的交點(diǎn)上。 選擇與大多數(shù)測(cè)點(diǎn)較接近的部位設(shè)置12處氣溫觀測(cè)點(diǎn)。此外，可根據(jù)需要在橋梁主要測(cè)點(diǎn)部位布置一些構(gòu)件表面溫度觀測(cè)點(diǎn)，尤其對(duì)于溫度敏感的大跨徑索支承體系橋梁，宜沿跨徑長(zhǎng)度人們多設(shè)置一些氣溫觀測(cè)點(diǎn)。試驗(yàn)方案與實(shí)施靜載試驗(yàn)儀器設(shè)備一、機(jī)械式儀表量測(cè)裝置：1、機(jī)械式儀表測(cè)量裝置 （1）接觸式位移量測(cè)裝置 （2）張線式位移量測(cè)裝置 （3）機(jī)械式應(yīng)變量測(cè)裝置 （4）手持式應(yīng)變儀 （5）機(jī)械式轉(zhuǎn)角量測(cè)裝置特點(diǎn)、原理、使用

12、方法、使用注意事項(xiàng)、溫度補(bǔ)償靜載試驗(yàn)儀器設(shè)備靜載試驗(yàn)儀器設(shè)備靜載試驗(yàn)儀器設(shè)備 電阻應(yīng)變測(cè)量方法是將應(yīng)變轉(zhuǎn)換成電信號(hào)進(jìn)行測(cè)量的方法，簡(jiǎn)稱電測(cè)法。電測(cè)法的基本原理是：將電阻應(yīng)變片（簡(jiǎn)稱應(yīng)變片）粘貼在被測(cè)構(gòu)件的表面，當(dāng)構(gòu)件發(fā)生變形時(shí)，應(yīng)變片隨著構(gòu)件一起變形，應(yīng)變片的電阻值將發(fā)生相應(yīng)的變化，通過電阻應(yīng)變測(cè)量?jī)x器（簡(jiǎn)稱電阻應(yīng)變儀），可測(cè)量出應(yīng)變片中電阻值的變化，并換算成應(yīng)變值，或輸出與應(yīng)變成正比的模擬電信號(hào)（電壓或電流），用記錄儀記錄下來，也可用計(jì)算機(jī)按預(yù)定的要求進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到所需要的應(yīng)變或應(yīng)力值。其工作過程如下所示：二、電測(cè)式量測(cè)裝置：應(yīng)變電阻變化電壓（或電流）變化放大記錄數(shù)據(jù)處理 電測(cè)法具有靈敏

13、度高的特點(diǎn)，應(yīng)變片重量輕、體積小且可在高（低）溫、高壓等特殊環(huán)境下使用，測(cè)量過程中的輸出量為電信號(hào)，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和數(shù)字化，并能進(jìn)行遠(yuǎn)距離測(cè)量及無線遙測(cè)。 靜載試驗(yàn)儀器設(shè)備1、電阻應(yīng)變片電阻應(yīng)變片優(yōu)點(diǎn)電阻應(yīng)變片構(gòu)造電阻應(yīng)變片分類金屬應(yīng)變片工作原理電阻應(yīng)變片的選用電阻應(yīng)變片的粘貼技術(shù)靜載試驗(yàn)儀器設(shè)備引出線電阻絲(絲柵)基底由試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：l應(yīng)變片F(xiàn)Fl+DlK電阻應(yīng)變片的 靈敏度系數(shù)應(yīng)變片：將力學(xué)量(應(yīng)變)轉(zhuǎn)換為 電量(電阻)的傳感器電阻應(yīng)變片種類：絲式(繞線式)、箔式、半導(dǎo)體式靜載試驗(yàn)儀器設(shè)備應(yīng)變測(cè)量原理：利用電橋平衡測(cè)量電阻改變，從而進(jìn)一步得到應(yīng)變。BADCER1R2R3R4電橋平衡(UBD=0

14、)：若R1R4為四個(gè)阻值相同應(yīng)變片，受力后，BD間電壓改變?yōu)椋红o載試驗(yàn)儀器設(shè)備2、應(yīng)變儀 靜態(tài)電阻應(yīng)變儀是專供測(cè)量不隨時(shí)間變化或變化極緩慢的電阻應(yīng)變儀器，其功能是將應(yīng)變電橋的輸出電壓放大，在顯示部分以刻度或數(shù)字形式顯示應(yīng)變的數(shù)值，或者向記錄儀輸入模擬應(yīng)變變化的電信號(hào)。 必須注意，工作片和溫度補(bǔ)償片的電阻值、靈敏系數(shù)以及電阻溫度系數(shù)應(yīng)相同，分別粘貼在構(gòu)件上和不受力的試件上，以保證它們因溫度變化所引起的應(yīng)變片電阻值的變化相同。 用應(yīng)變片測(cè)量應(yīng)變時(shí)，它除了能感受試件受力后的變形外，同樣也能感受環(huán)境溫度的變化而引起電阻應(yīng)變儀指示部分的示值變動(dòng)，這稱為溫度效應(yīng)。 a.電阻絲溫度改變 b.材料與應(yīng)變片電阻

15、絲的線膨脹系數(shù)不同 由于溫度對(duì)電阻值變化影響很大，利用電橋特性，可以采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄏ@種影響。3、溫度補(bǔ)償靜載試驗(yàn)儀器設(shè)備溫度穩(wěn)定觀測(cè)儀表的測(cè)讀與記錄裂縫觀測(cè)靜載試驗(yàn)過程一、試驗(yàn)觀測(cè)與記錄：簡(jiǎn)述靜載試驗(yàn)過程中混凝土裂縫觀測(cè)的基本步驟：裂縫觀測(cè)的內(nèi)容為結(jié)構(gòu)受拉力較大部位和舊橋原有較長(zhǎng)、較寬的部位。在這些部位上應(yīng)量測(cè)裂縫的長(zhǎng)度、寬度，并在混凝土表面沿裂縫走向進(jìn)行描繪。加載過程中觀測(cè)裂縫的長(zhǎng)度及寬度變化情況。加載至最不利荷載及卸載后應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)裂縫進(jìn)行全面檢查，尤其仔細(xì)檢查是否產(chǎn)生新的裂縫，并記錄。二、加載的實(shí)施與控制：1、加載程序 重物加載：按荷載分級(jí)（一般45級(jí)）逐級(jí)加載，每級(jí)荷載堆放位置準(zhǔn)確、整

16、齊穩(wěn)定。荷載施加完畢后，逐級(jí)卸載。車輛加載：用車輛加載時(shí)，先由零載加至第一級(jí)荷載、卸載至零載；再由零載加至第二級(jí)何載，卸至零載，直至所有荷載施加完畢(有時(shí)為了確保試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確無誤，每一級(jí)荷載重復(fù)施加12次)。每一級(jí)荷載施加次序?yàn)榭v向先施加重車，后施加前后標(biāo)淮車；橫向先施加橋中心的車輛，后施加外側(cè)的車輛。 靜載試驗(yàn)過程2、加載穩(wěn)定時(shí)間控制 選擇一個(gè)控制點(diǎn)，每級(jí)加載（或卸載）后立即測(cè)讀一次，計(jì)算其與加載（或卸載）前測(cè)讀值之差值Sg，然后每隔2min測(cè)讀一次，計(jì)算2min前后讀數(shù)的差，并按下式計(jì)算相對(duì)讀數(shù)差值m：當(dāng)m值小于1或小于量測(cè)儀器的最小分辯率時(shí)即認(rèn)為結(jié)構(gòu)基本穩(wěn)定。靜載試驗(yàn)過程3、加載過程的觀

17、察 4、終止加載的控制條件 發(fā)生下列情況應(yīng)中途終止加載：(1)控制測(cè)點(diǎn)應(yīng)力值已達(dá)到或超過用彈性理論按規(guī)范安全條件反算的控制應(yīng)力值時(shí)；(2)控制測(cè)點(diǎn)變位(或撓度)超過規(guī)范允許值時(shí)；(3)由于加載使結(jié)構(gòu)裂縫的長(zhǎng)度、寬度急劇增加，新裂縫大量出現(xiàn)，縫寬超過允許值的裂縫大量增多，對(duì)結(jié)構(gòu)使用壽命造成較大的影響時(shí)；(4)拱橋加載時(shí)，沿跨長(zhǎng)方向的實(shí)測(cè)撓度曲線分布規(guī)律與計(jì)算值相差過大或?qū)崪y(cè)撓度超過計(jì)算值過多時(shí)；(5)發(fā)生其他損壞，影響橋梁承載能力或正常使用時(shí)。靜載試驗(yàn)過程試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析及承載能力評(píng)定一、荷載試驗(yàn)成果分析與承載能力評(píng)定：1、結(jié)構(gòu)工作狀況 校驗(yàn)系數(shù)實(shí)測(cè)值與理論值的關(guān)系曲線相對(duì)殘余變位（或應(yīng)變）動(dòng)載性能

18、試驗(yàn)資料的修正（1）測(cè)值修正（2）溫度影響修正（3）支點(diǎn)沉降影響修正各測(cè)點(diǎn)變位與應(yīng)變計(jì)算總變位彈性變位殘余變位式中：Si-加載前測(cè)值 Sl -加載達(dá)到穩(wěn)定時(shí)測(cè)值 Su-卸載后達(dá)到穩(wěn)定時(shí)測(cè)值試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析及承載能力評(píng)定一、試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析：當(dāng) =1時(shí)，說明理論值與實(shí)測(cè)值完全相符; l時(shí)，說明結(jié)構(gòu)的工作性能較差、設(shè)計(jì)強(qiáng)度不足，不夠安全。校驗(yàn)系數(shù)是評(píng)定結(jié)構(gòu)工作狀況、確定橋梁承載能力的重要指標(biāo)。不同結(jié)構(gòu)形式的橋梁其值一般不相同， 值常見的范圍可參考下表。橋梁校驗(yàn)系數(shù)常值表一般要求值不大于1， 值越小結(jié)構(gòu)的安全儲(chǔ)備越大, 值過大或過小都應(yīng)該從多方面分析原因。如值過大可能說明組成結(jié)構(gòu)的材料強(qiáng)度較低，結(jié)構(gòu)各部分聯(lián)結(jié)性較差，剛度較低等等。值過小可能說明材料的實(shí)際強(qiáng)度及彈性模量較高，梁橋的混