《公路橋梁荷載試驗規(guī)程》JTG-T-J21-01-精華詳解

《公路橋梁荷載試驗規(guī)程》(JTG/TJ21-01-2015)精華詳解交流提綱

我國橋梁建設(shè)基本概況

荷載試驗?zāi)康呐c依據(jù)

荷載試驗流程與注意事項

荷載試驗設(shè)備選取

荷載試驗截面選取與測點布置

荷載試驗數(shù)據(jù)處理與評價第一部分

我國橋梁建設(shè)基本概況

荷載試驗?zāi)康呐c依據(jù)

荷載試驗流程與注意事項

荷載試驗設(shè)備選取

荷載試驗截面選取與測點布置

荷載試驗數(shù)據(jù)處理與評價我國橋梁建設(shè)基本概況經(jīng)過改革開放30多年的發(fā)展，我國橋梁建設(shè)取得了舉世矚目的成就。截至2015年底，我國僅公路橋梁總數(shù)已近78萬座，4592萬延米。我國已建成的梁橋、拱橋、斜拉橋和懸索橋這四類橋梁的跨徑均居世界同類橋梁前列。我國橋梁建設(shè)基本概況我國橋梁建設(shè)基本概況我國橋梁建設(shè)基本概況然而，經(jīng)過30多年的大規(guī)模基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，當(dāng)前步入維修期的橋梁數(shù)量日益增多。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前僅公路橋梁中危橋數(shù)量高達7.96萬座，約占公路橋梁總數(shù)的10.5%，直接影響人民的正常安全出行。近年來，由于前期建設(shè)“重設(shè)計輕養(yǎng)護”，后期管養(yǎng)理念落后、技術(shù)儲備不足，以及運營過程中，過橋車輛與日俱增，遠超設(shè)計負荷，重車嚴重超載等因素，橋梁垮塌事件時有發(fā)生，給人民生命財產(chǎn)安全造成巨大損失，給社會帶來嚴重惡劣影響。我國橋梁建設(shè)基本概況我國橋梁建設(shè)基本概況第二部分

我國橋梁建設(shè)基本概況

荷載試驗?zāi)康呐c依據(jù)

荷載試驗流程與注意事項

荷載試驗設(shè)備選取

荷載試驗截面選取與測點布置

荷載試驗數(shù)據(jù)處理與評價試驗?zāi)康呐c與意義荷載試驗最最基本的目目的是了解解橋跨結(jié)構(gòu)構(gòu)的實際工工作狀態(tài)，，檢驗橋梁梁結(jié)構(gòu)整體體的施工質(zhì)質(zhì)量與受力力性能，對對橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)的正常使使用性能、、強度、剛剛度、裂縫縫等各項指指標(biāo)做出全全面的評價價。對橋梁結(jié)構(gòu)的的實際承載載能力做出出科學(xué)的評評估，為橋梁交（竣竣）工驗收收提供重要的的科學(xué)依據(jù)據(jù)，為橋梁的管養(yǎng)養(yǎng)維護提供合理的的建議。試驗?zāi)康呐c與意義對于新建橋橋梁為橋梁順利利的投入運運營提供可可靠依據(jù)為橋梁的長長期監(jiān)測提提供完整的的初始指紋紋數(shù)據(jù)為同類型橋橋梁設(shè)計與與施工積累累實測試驗驗資料試驗?zāi)康呐c與意義對于采用新新結(jié)構(gòu)、新新材料、新新技術(shù)、新新工藝等修修建的橋梁梁通過橋梁荷荷載試驗可可以直接測測得理論分分析與計算算所需的相相關(guān)參數(shù)，，建立準(zhǔn)確確的力學(xué)模模式掌握橋梁結(jié)結(jié)構(gòu)在荷載載作用下的的實際受力力和工作狀狀況，探索索橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)的受力特特點為充實、完完善和發(fā)展展橋梁設(shè)計計計算理論論和施工工工藝積累科科學(xué)的實踐踐資料試驗?zāi)康呐c與意義對于既有橋橋梁通過荷載試試驗可以評評估橋梁實實際的使用用性能和承承載能力為既有橋梁梁的繼續(xù)安安全使用、、養(yǎng)護、加加固、改建建或限載提提供科學(xué)的的依據(jù)試驗依據(jù)與與規(guī)范JTGD60-2004.公路橋涵設(shè)設(shè)計通用規(guī)規(guī)范[S].2004.※JTGD62-2004.公路鋼筋混混凝土及預(yù)預(yù)應(yīng)力混凝凝土橋涵設(shè)設(shè)計規(guī)范[S].2004.YC4-4/1978.大跨徑混凝凝土橋梁的的試驗方法法[S].1982.JTG/TJ21-2011.公路橋梁承承載能力檢檢測評定規(guī)規(guī)程[S].2011.JTGD60-2015.公路橋涵設(shè)設(shè)計通用規(guī)規(guī)范[S].2015.JTG/TJ21-01-2015.公路橋梁荷荷載試驗規(guī)規(guī)程[S].2016.CJJ/T233-2015.城市橋梁檢檢測與評定定技術(shù)規(guī)范范[S].2016.第三部分

我國橋梁建設(shè)基本概況

荷載試驗?zāi)康呐c依據(jù)

荷載試驗流程與注意事項

荷載試驗設(shè)備選取

荷載試驗截面選取與測點布置

荷載試驗數(shù)據(jù)處理與評價荷載試驗流流程橋梁現(xiàn)場荷荷載試驗是是一項復(fù)雜雜的、系統(tǒng)統(tǒng)的工程，，有效組織織與合理安安排是保證證試驗順利利進行的關(guān)關(guān)鍵。試驗組織者者應(yīng)熟悉荷荷載試驗流流程，同時時應(yīng)具備相相關(guān)專業(yè)知知識及組織織協(xié)調(diào)能力力，對試驗驗的各個環(huán)環(huán)節(jié)進行精精心安排，，認真做好好各項應(yīng)對對措施，確確保試驗順順利實施并并達到預(yù)期期目的。荷載試驗一一般可分為為試驗準(zhǔn)備、現(xiàn)場實施和試驗結(jié)果分分析等三個階段段。荷載試驗流流程試驗準(zhǔn)備階階段主要有有：資料收集（（設(shè)計與竣竣工資料、、養(yǎng)護與維維修記錄等等）現(xiàn)場踏勘與與外觀檢查查（選取受受力性能具具有代表性性的、易進進行試驗的的橋跨結(jié)構(gòu)構(gòu)、選擇合合適的量測測儀器等））試驗方案制制訂與優(yōu)化化（選用加加載車輛或或加載重物物，擬定加加載位置等等）等內(nèi)容容荷載試驗流流程現(xiàn)場實施階階段主要包包括：現(xiàn)場準(zhǔn)備（（測點與載載位布置、、儀器設(shè)備備安裝與調(diào)調(diào)試等）預(yù)加載試驗驗（整個試試驗觀測系系統(tǒng)工作狀狀況的檢驗驗與調(diào)試等等）正式試驗（（數(shù)據(jù)采集集、判別與與存盤、分分級加載、、實時監(jiān)測測等）等工工作荷載試驗流流程試驗結(jié)果分分析階段主主要是：根據(jù)實際加加載載重與與載位進行行理論重計計算分析數(shù)據(jù)處理與與分析荷載試驗報報告編制等等注意事項橋梁荷載試試驗的對象象是橋梁這這種大型土土木工程結(jié)結(jié)構(gòu)，造價價高昂、社社會影響大大。試驗方案與與實施過程程必須遵循循科學(xué)、嚴謹、安全的原則。對試驗方案案應(yīng)反復(fù)推推敲，對試試驗過程應(yīng)應(yīng)做到實時監(jiān)測、及時反饋，發(fā)現(xiàn)問題題及時處理理，必要時時終止加載載。注意事項注意事項試驗荷載宜宜按控制截截面最大內(nèi)內(nèi)力或位移移分成4～5級施加，受條件所所限時至少少應(yīng)分成3級施加，當(dāng)當(dāng)試驗加載載車輛較多多時應(yīng)增加加分級次數(shù)數(shù)。分級加卸載不不僅是為了保障安全而且可以比較較全面地掌握握試驗橋梁結(jié)結(jié)構(gòu)實測力學(xué)響應(yīng)應(yīng)（應(yīng)變、撓度度）與所加荷載之間的關(guān)系。。注意事項分級加載測讀讀應(yīng)遵循以下下原則：分級加載只有有在前一級荷荷載階段內(nèi)結(jié)結(jié)構(gòu)變位相對對穩(wěn)定后，才才能進入下一一級荷載加載載。各級荷載施加加完成后，裂裂紋、位移、、應(yīng)變觀測點點對典型部位位實時監(jiān)測，，待所有數(shù)據(jù)據(jù)穩(wěn)定后，完完成數(shù)據(jù)的采采集工作。每一級荷載施施加后應(yīng)觀察察結(jié)構(gòu)的反應(yīng)應(yīng)（應(yīng)變、撓撓度、裂紋）），確定下一一級荷載的施施加方式（是是否施加及施施加位置）。。注意事項一般地，橋梁梁荷載試驗加加載終止條件件為：控制測點應(yīng)力力值已達到或或超過彈性理理論按規(guī)范安安全條件反算算的控制應(yīng)力力值時；控制測點變位位（或撓度））超過規(guī)范允允許值時；由于加使結(jié)構(gòu)構(gòu)裂縫長度、、寬度急劇增增加，新裂縫縫大量出現(xiàn)，，寬度超出允允許值的裂縫縫大量增多，，對結(jié)構(gòu)使用用壽命造成較較大的影響時時；注意事項發(fā)生其它破壞壞，如預(yù)應(yīng)力力筋崩斷、混混凝土壓碎、、橋墩偏位、、支座損壞、、變形過大并并超過規(guī)范允允許值等影響響橋梁承載能能力或正常使使用時；橋體發(fā)出異常常響聲或其他他異常情況；；斜拉索或吊索索（桿）索力力增量實測值值超過計算時時。注意事項對于新建橋梁來說，需要通通過預(yù)加載來消除非試驗驗荷載引起的的結(jié)構(gòu)變形，，對于尚未進進行橋面鋪裝裝層施工的新新建橋梁，進進行荷載試驗驗時還需要考慮橋面鋪裝裝這部分的受力力影響。對于既有橋梁而言，在進行行荷載試驗前前必須進行詳詳盡的外觀檢檢查以及試驗驗過程中嚴格的分級加加載，以防止給結(jié)結(jié)構(gòu)形成新的的損傷與安全全隱患，造成成意外發(fā)生。。注意事項對于鋼筋混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)，還必須鑿出鋼筋用以測試試驗驗荷載作用下下鋼筋的受力力性能。當(dāng)橋梁跨度較較大，所需車車輛較多時，，應(yīng)合理安排加加載車擺放位位置與順序，以防止非加加載橋跨或橋橋梁相近結(jié)構(gòu)構(gòu)因加載車集集中放置造成成結(jié)構(gòu)損傷與與安全隱患。。第四部分

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荷載試驗流程與注意事項

荷載試驗設(shè)備選取

荷載試驗截面選取與測點布置

荷載試驗數(shù)據(jù)處理與評價設(shè)備選取原則則對于橋梁荷載載試驗，量測測儀器的選擇擇應(yīng)多因素綜綜合考慮，以以滿足試驗?zāi)磕康臑榍疤幔?，根?jù)儀器的的技術(shù)性能和和試驗條件的的技術(shù)要求選選擇合理的量量測儀器。在選用儀器設(shè)設(shè)備時，宜注注意以下幾點點：滿足量測所需需的量程及精精度要求，在在選用儀表前前，應(yīng)先對被被測值進行估估算。同一試驗中選選用的儀器種種類盡可能少少，便于設(shè)備備調(diào)配和量測測實施以及精精度控制，減減少數(shù)據(jù)處理理工作量和避避免差錯。設(shè)備選取原則則所選用測試設(shè)設(shè)備的精度應(yīng)應(yīng)與實際的測測量值相匹配配，既能滿足足測量范圍的的需要，又能能保證足夠的的精度。選用儀表時應(yīng)應(yīng)考慮試驗的的環(huán)境條件，，盡可能避免免因環(huán)境變化化而產(chǎn)生的測測量誤差，特特別是對由溫溫度變化而產(chǎn)產(chǎn)生的誤差，，在試驗時應(yīng)應(yīng)給予高度重重視。對于動態(tài)試驗驗的量測儀表表，除線性范范圍、靈敏度度、幅頻特性性以及相頻特特性都應(yīng)滿足足試驗要求以以外，還需充充分考慮橋梁梁結(jié)構(gòu)超低頻頻振動以及振振動量值較小小等的特點，，選用靈敏度度高、低頻特特性好的測振振儀器。第五部分

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荷載試驗流程與注意事項

荷載試驗設(shè)備選取

荷載試驗截面選取與測點布置

荷載試驗數(shù)據(jù)處理與評價截面選取對于驗收性荷荷載試驗，ηq取值0.85～1.05；對于鑒定性性荷載試驗，，ηq取值0.95～1.05。對于橋梁荷載載試驗，建議議采用三軸載載重車輛。當(dāng)當(dāng)設(shè)計荷載為為汽車超—20級或公路—Ⅰ級時，采用兩輛三軸車輛輛模擬55t重車是目前國內(nèi)比比較常見的做做法。同時為了保證證橋梁不會發(fā)發(fā)生局部加載載破壞或嚴重重開裂，加載載車單軸重不應(yīng)大于140kN，否則須驗算橋面板板的裂縫寬度度和極限承載載力。截面選取試驗控制截面面應(yīng)根據(jù)具體體的測試項目目而定，在滿滿足評定橋梁梁承載能力的的前提下，加加載試驗項目目應(yīng)抓住重點點，不宜過多多。測試截面選擇擇時，應(yīng)根據(jù)據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)的的內(nèi)力包絡(luò)圖，按照最不利受力原原則選定截面，然然后擬定相應(yīng)應(yīng)的試驗工況況。截面選取序號橋型內(nèi)力或位移控制截面1簡支梁橋主要1、跨中截面最大正彎矩和撓度；2、支點截面最大剪力。附加1、L/4截面最大正彎矩和撓度；2、墩臺最大垂直力。2連續(xù)梁橋、

連續(xù)剛構(gòu)主要1、跨中最大正彎矩和撓度；2、內(nèi)支點截面最大負彎矩；3、L/4截面最大彎矩和撓度。附加1、端支點截面的最大剪力；2、L/4截面最大彎剪力；3、墩臺最大垂直力；4、連續(xù)剛構(gòu)固結(jié)墩墩身控制截面的最大彎矩。3懸臂梁橋、

T型剛構(gòu)主要1、錨固跨跨中最大正彎矩和撓度；2、支點最大負彎矩；3、掛梁跨中最大正彎矩和撓度。附加1、支點最大剪力；2、掛梁支點截面或懸臂端截面最大剪力。4拱橋主要1、拱頂截面最大正彎矩和撓度、拱腳截面最大負彎矩；2、剛架拱上弦桿跨中最大正彎矩。附加1、拱腳最大水平推力；2、L/4截面最大正、負彎矩及其最大正、負撓度絕對值之和；3、剛架拱斜腿根部截面最大負彎矩。5剛架橋（包括框架、斜腿剛構(gòu)和剛架-拱式組合體系）主要1、跨中截面最大正彎矩和撓度；2、結(jié)點截面的最大負彎矩。附加1、柱腳截面最大負彎矩、最大水平推力。6鋼桁橋主要1、跨中、支點截面的主桁桿件最大內(nèi)力；2、跨中截面的撓度。附加1、L/4截面的主桁桿件最大內(nèi)力和撓度；2、橋面系結(jié)構(gòu)構(gòu)件控制截面的最大內(nèi)力和變位；3、墩臺最大垂直力。7斜拉橋、

懸索橋主要1、主梁最大撓度；2、主梁控制截面最大內(nèi)力；3、索塔塔頂水平變位；4、主纜最大拉力，斜拉索最大拉力。附加1、主梁最大縱向漂移；2、主塔控制截面最大內(nèi)力；3、吊索最大索力。測點布置測點布置必須須能夠反應(yīng)結(jié)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件最最不利受力特特征，同時應(yīng)應(yīng)能滿足分析析和推斷結(jié)構(gòu)構(gòu)工作狀況最最低的需要，，確保實測數(shù)數(shù)據(jù)的可靠性性，并應(yīng)遵循循必要、適量、方便觀測的原則，具體體如下：測點布置應(yīng)具具有代表性測點布置要有有針對性測點布置要有有利于儀器安安裝和觀測讀讀數(shù)，對試驗驗操作是安全全的為保證測試數(shù)數(shù)據(jù)的可靠性性，測點數(shù)量量應(yīng)是足夠的的，利用結(jié)構(gòu)構(gòu)的對稱互等等原理，可適適當(dāng)減少測點點布置數(shù)量。。測點布置橋梁動力荷載載試驗的測試試截面應(yīng)根據(jù)據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)振振型特征和行行車動力響應(yīng)應(yīng)最大的原則則確定。動力特性傳感感器布置應(yīng)根根據(jù)事先計算算的理論最大大值位置（即即振幅最大，，波峰、波谷谷處）進行布布置，同時要要避免振型節(jié)點點位置。測點布置測定橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)振型，可采采用下述兩種種方法：在所要測定橋橋梁結(jié)構(gòu)振型型的峰、谷點上布設(shè)測振傳感感器（拾振器器），用放大大特性相同的的多路放大器器和記錄特性性相同的多路路記錄儀，同同時測記各測測點的振動響響應(yīng)信號。將結(jié)構(gòu)分成若干段，選擇合適的的參考點（不動點），在參考點點和各分界點點分別布設(shè)測測振傳感器（（拾振器），，用放大特性性相同的多路路放大器和記記錄特性相同同的多路記錄錄儀，同時測測記各測點的的振動響應(yīng)信信號。第六部分

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荷載試驗截面選取與測點布置

荷載試驗數(shù)據(jù)處理與評價數(shù)據(jù)后處理靜載數(shù)據(jù)后處處理溫度影響修正正：導(dǎo)線電阻修正正：支點沉降修正正：數(shù)據(jù)后處理動載數(shù)據(jù)后處處理通過對采集的的動態(tài)測試信信號進行檢查查和數(shù)據(jù)質(zhì)量量評判，剔除異常數(shù)據(jù)據(jù)、加窗和趨趨勢項、數(shù)字字濾波等必要要的后處理，，舍棄棄噪噪聲聲大大、、時時程程曲曲線線畸畸變變的的樣樣本本或或數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)段段，，應(yīng)保保證證經(jīng)經(jīng)過過處處理理后后的的信信號號客客觀觀真真實實，，不得得使使有有效效信信號號受受到到抑抑制制或或產(chǎn)產(chǎn)生生畸畸變變，，確保保用用于于分分析析計計算算的的樣樣本本數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)真真實實可可靠靠，，數(shù)據(jù)據(jù)質(zhì)質(zhì)量量滿滿足足結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)性性能能評評價價的的要要求求。。數(shù)據(jù)據(jù)后后處處理理自振振頻頻率率可采采用用頻譜譜分分析析法法、波形形分分析析法法或模態(tài)態(tài)分分析析法法。波形形分分析析法法適適用用單一一頻頻率率自振振信信號號數(shù)據(jù)據(jù)后后處處理理頻譜譜分分析析法法可可用用于于確確定定自自振振信信號號的的各各階階頻頻率率，，用用于于分分析析的的數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)塊塊中中不得得包包含含強強迫迫振振動動成成分分。數(shù)據(jù)據(jù)后后處處理理采用用跳車車激激振振試試驗驗來分分析析自自振振頻頻率率，，當(dāng)當(dāng)橋梁梁跨跨徑徑較較小小，激激振振荷荷載載對對結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)振振動動具具有有附附加加質(zhì)質(zhì)量量影影響響時時，，應(yīng)應(yīng)考考慮慮橋橋面面附附加加質(zhì)質(zhì)量量的的影影響響。。采用用跑車車余余振振激激勵勵時，，要要確確定定車車輛輛駛駛離離橋橋梁梁的的準(zhǔn)準(zhǔn)確確時時刻刻，，以以避避免免將將強強迫迫振振動動當(dāng)當(dāng)作作自自由由振振動動進進行行處處理理所所導(dǎo)導(dǎo)致致自自振振頻頻率率誤誤判判。。數(shù)據(jù)據(jù)后后處處理理阻尼尼參參數(shù)數(shù)可可采采用用波形形分分析析法法、半功功率率帶帶寬寬法法或模態(tài)態(tài)分分析析法法。波形形分分析析法法只適適合合單一一頻頻率率的自自振振信信號號，，多多階階自自振振信信號號疊疊加加的的波波形形應(yīng)應(yīng)首先先分分離離為為單單一一頻頻率率的的自自振振信信號號。數(shù)據(jù)據(jù)后后處處理理半功功率率帶帶寬寬法法是在在自自振振頻頻譜譜圖圖上上對對每每一一階階自自振振峰峰處處通通過過確確定定半半功功率率帶帶寬寬來來推推定定阻阻尼尼比比的的方方法法。。頻頻率率分分辨辨率率Δf應(yīng)不不大大于于1%的自自振振頻頻率率值值，，以以保保證證插插值值計計算算的的精精度度。。荷載載試試驗驗評評價價靜載載試試驗驗評評價價總變變位位（（或或總總應(yīng)應(yīng)變變））：：彈性性變變位位（（或或彈彈性性應(yīng)應(yīng)變變））：：殘余余變變位位（（或或殘殘余余應(yīng)應(yīng)變變））：：荷載載試試驗驗評評價價靜載載試試驗驗評評價價橫向向增增大大系系數(shù)數(shù)：：荷載載橫橫向向分分布布系系數(shù)數(shù)：：校驗驗系系數(shù)數(shù)：：相對對殘殘余余：：荷載載試試驗驗評評價價結(jié)

構(gòu)

類

型應(yīng)變（或應(yīng)力）效驗系數(shù)撓度效驗系數(shù)鋼橋0.75～1.000.75～1.00鋼筋混凝土板橋0.20～0.400.20～0.50鋼筋混凝土梁橋0.40～0.800.50～0.90預(yù)應(yīng)力混凝土橋0.60～0.900.70～1.00圬工拱橋0.70～1.000.80～1.00鋼筋混凝土拱橋0.50～0.900.50～1.00荷載載試試驗驗評評價價動載載試試驗驗評評價價行車車試試驗驗的的動動力力試試驗驗荷荷載載效效率率：：實測測橋橋梁梁結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的最最低低自自振振頻頻率率應(yīng)應(yīng)滿滿足足：：橋梁梁的的沖沖擊擊系系數(shù)數(shù)：：荷載載試試驗驗評評價價動載載試試驗驗評評價價橋梁梁的的沖沖擊擊系系數(shù)數(shù)：：荷載載試試驗驗評評價價上

部

結(jié)

構(gòu)下

部

結(jié)

構(gòu)結(jié)構(gòu)損傷程度評定βf≥1.1βf≥1.2無損傷1.00≤βf＜1.101.00≤βf＜1.20輕微0.90≤βf＜1.000.95≤βf＜1.00中等0.75≤βf＜0.900.80≤βf＜0.95嚴重βf<0.75βf<0.80危險備注：1、βf=fmeasured

/ftheory，式中：fmeasured為實測自振頻率，ftheory為理論計算頻率；2、當(dāng)在本次結(jié)構(gòu)自振頻率測試前且在同條件下有上一次結(jié)構(gòu)自振頻率的實測值時，上式中的理論計算頻率ftheory應(yīng)采用此值。荷載載試試驗驗評評價價結(jié)構(gòu)類別裂

縫

部

位允許最大縫寬/mm其

它

要

求鋼

筋混凝土梁主筋附近豎向裂縫0.25腹板斜向裂縫0.30組合梁結(jié)合面0.50不允許貫通結(jié)合面橫隔板與梁體端部0.30支座墊石0.50預(yù)應(yīng)力混凝土梁梁體豎向裂