单片空心板静载试验检测方案.doc

单片空心板静载试验检测方案

汤阴县信合路北段（汤河桥）
简支预制空心板静载试验检测方案

河南省杰翱地球物理工程检测有限公司
2013年4月1日

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目 录

第一章 概 述 3
第二章 静力加载试验 8
附录：现场检测照片 12

第一章 概 述
一、简 介
汤河桥位于汤阴县信合路北段，大致走向为南-北方向，规划中为城市主干路。该桥是汤阴县信合路往北跨汤河后与横一路相接的重要桥梁。信合路桥是信合路跨越汤河的景观性桥，信合路K0+320，向北跨越汤河后至设计终点接规划横一路。
（一）跨径布置
信合路桥跨径布置为： 3*25=75m。

（二）横断面布置
桥梁结构横向分三幅，横断面宽度48m，布置为：
3m(人行道)+ 6m(非机动车道)+ 0.5m(分隔带)+29米(机动车道)+ 0.5m(分隔带)+6m(非机动车道)+3m(人行道)=48米。

（三）桥面板
在桥长75米范围内全宽设置简支预制空心板，板的跨度为5 m。板宽1.25m，高度35厘米。全幅横断面（宽48米）内共设空心板36块。桥长范围内，与立柱盖梁与横墙相对应，共设空心板15跨。板底支座处设置调平楔块，使支座表面水平。板间横向设置铰缝将板连成一体。在支座处的铰缝中设置抗震锚栓，将空心板和盖梁、横墙连接在一起，以防止落梁。
本次抽取2片空心板进行静力加载试验，以确定其承载能力是否能够达到设计荷载的使用要求。
二、设计标准与设计规范
（一）设计标准
（1）道路等级：城市主干道；
（2）设计车速： 40km/h；
（3）设计荷载：公路Ⅰ级；
（4）设计基准期：100年；
（5）结构安全等级：一级；
（6）桥面铺装：90mm沥青铺装+100mm混凝土铺装+防水层；
（7）设计水位：72.50m（常水位）
（8）地震基本裂度：为Ⅸ度地震区，地震动峰值加速度为0.2g；
（9）高程系统：西安1980高程系统；
（10）坐标系统： 北京1954坐标系；
（11）环境类别：Ⅱ类；
（二）技术规范
建设部《工程建设标准强制性文件》 （建标[2002]92号）
《城市桥梁设计准则》 （CJJ 11-93）
《城市道路设计规范》 （CJJ37-90）
《公路桥涵设计通用规范》 （JTG D60-2004）
《公路桥涵地基与基础设计规范》 （JTJ D63-2007）
《公路钢筋混凝土与预应力混凝土桥涵设计规范》 （JTJ D62-2004）
《公路桥涵钢结构与木结构设计规范》 （JTJ 025-86）
《公路工程技术标准》 （JTG B01-2003）
《公路工程地质勘察规范》 （JTJ 064-98）
《公路桥涵施工技术规范》 （JTG/T F50-2011）
《城市桥梁工程施工与质量验收规范》 （CJJ 2-2008）
《钢结构设计规范》 （GB 50017-2003）
《建筑钢结构焊接技术规程》 （JGJ 81-2002）
《钢结构工程施工质量验收规范》 （GB 50205-2001）
（三）、主要材料
混凝土：拱圈；C50；
立柱、盖梁、横墙：C40；
桥墩、承台、桥台台帽与侧墙、挡块、桥面铺装：C30；
承台下垫层混凝土：C15；
C30水下混凝土：钻孔桩。
防水材料：路桥用沥青基防水涂料；
普通钢筋：R235级、HRB335级；
钢材(Q235C钢)：侧面装饰骨架、装饰预埋件、栏杆预埋件等。
（四）几何尺寸
预制空心板静载试验板（中板）长5.0m，板底宽1.24m，板高0.35m。具体断面尺寸详见图。
三、检测目的
通过单片梁静力加载试验，测试关键断面的应变与变形，并在整个静载荷试验加载过程中观察板体是否出现新的开裂，从而检验预制空心板的承载能力能否满足设计要求。
四、检测依据
1、施工单位提供的该桥设计图纸；
2、交通部标准《公路工程质量检验评定标准》 （JTG F80—2004）；
3、《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）；
4、《公路钢筋混凝土与预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）；
5、《大跨径混凝土桥梁的试验方法》（“铁组”YC4-4/1978科研专题）；
6、交通运输部标准《公路桥梁承载能力检测评定规程》（JTG/T J21-2011）。
五、检测主要内容
1、测试结构变形：测试各级静力荷载加载后粱体的挠度变形。
2、测试结构应力：测试各级静力荷载加载后粱体关键受力部位的应变。
3、观测结构抗裂性能：在各级加载工况下观察受力关键部位和施工接合面痕迹是否存在粱体开裂，如出现裂缝，需注意观察裂缝的开展程度。
4、评价结构承载力：通过测试各级加载下的挠度、应变，并与理论值进行比较，从而评价粱体结构的承载力。
六、试验提前终止条件
试验过程发生下列情况时，应立刻停止加载并查找原因，在确保结构与人员安全的情况下方可继续试验：
1、控制测点实测应力、变位（或挠度）已达到或超过计算的控制应力值时；
2、结构裂缝的长度或缝宽急剧增加，或新裂缝大量出现，或缝宽超过允许值的裂缝大量增加时；
3、发生其他影响桥梁承载能力或正常使用的损坏时。
七、主要仪器设备
根据本项目单梁静载试验的内容和目的，选配符合测试精度与要求的仪器设备，具体见表1-1所示。
主要投入仪器设备一览表
表1-1
序号
仪器、设备名称
仪器型号
用途
数量
1
静态应变传感器
HY-65B3000B
静应变测试
1套
2
屏蔽线
/
应变数据传输
若干
3
机械百分表
/
读取挠度数据
10个
4
笔记本电脑
DELL620
数据采集
1台
5
照相机
Canon A480
工作拍照
1个
6
皮尺、盒尺
/
病害丈量
各1个
7
回弹仪
HT-225
梁体强度测试
1台
8
裂缝测宽仪
/
裂缝观测
1台
9
通勤车辆
/
检测人员用车
1台
八、试验结果评定
根据《公路桥梁承载能力检测评定规程》（JTG/T J21-2011）第8.3.1条的规定，当出现下列情况之一时，应判定桥梁承载能力不满足要求。
1、主要测点静力荷载试验校验系数大于1。
2、主要测点相对残余变位或相对残余应变超过20%。
3、试验荷载作用下裂缝扩展宽度超过梁体纵向裂缝容许最大缝宽（0.20mm），且卸载后裂缝闭合宽度小于扩展宽度的2/3。
九、施工方配合工作
1、施工方负责吊运梁体、加载配重。梁体架设如下图所示：

图2 板体架设图
2、支撑点：材料选用枕木、钢板、橡胶支座等承载能力较高的材料。
3、地基基础：梁体堆载时基础基础要求沉降稳定、承载能力高，最好在预制梁台座上进行试验。

第二章 静力加载试验
静载试验是通过对试验荷载作用下桥板结构的内力与变形进行测量，从而对桥板工作状态和工作性能进行检验。桥板结构不仅受到其本身重量即恒载的作用，同时还受到车辆荷载、人群荷载等活载的作用。静力加载试验是对桥板结构或构件在活载作用下桥板结构或构件的工作状态与工作性能进行检验，从而确定桥板的承载能力。
静载试验时试验板的计算跨径采用板处于简支状态下进行，本次试验板为预制中跨中板，全长为34.3m，试验时两支座间的距离为L=33.3m。由于本次试验板为简支板，经理论计算分析，箱板最大正弯矩控制断面为跨中位置，为了保证试验过程中箱板最大正弯矩断面能够尽量与成桥后使用过程中保持一致，因此本次单板静载试验以跨中位置作为最大正弯矩控制断面。因此，本次试验拟对试验板的支点断面、1/4跨断面和跨中位置的挠度值以与1/4跨断面、跨中位置的应变值进行测试。测试的内容包括：
（1）通过实测L/4断面与跨中的应变值与理论值比较，分析该构件的正截面强度是否满足设计要求。
（2）实测支点断面的沉降，L/4断面与跨中的挠度值，并计算出L/4断面和跨中断面的挠度值。通过实测挠度值与理论挠度值的比较，分析该构件的竖向刚度是否符合设计要求。
（3）对实测各点的残余变位进行计算，通过残余变位的大小，分析该构件是否处于弹性受力状态并作出评价。
（4）观测试验过程中构件是否因荷载的增加而出现梁体开裂，以判断该构件的抗裂性能是否满足设计要求。
一、试验荷载计算与试验方法
1、试验内力计算
本次静载试验的目的是检验上述试验板的强度、刚度和抗裂性是否满足设计要求，所以在进行荷载试验之前，先进行了结构理论计算，确定加载方案。试验板最大正弯矩控制断面弯矩的大小是按成桥后使用状态计算。荷载最不利布载位置，顺桥向是根据控制断面弯矩影响线确定的，横桥向是根据各片板的横向分布影响系数确定的。该片板最大横向分布系数经桥板博士软件计算，确定为0.29。该桥设计荷载下跨中最大弯矩为95kN•m。
2、试验荷载确定与加载方案
本次考虑使用4块预制空心板作为压重荷载，每块36.7kN，总重量146.8 kN，板尺寸为5.00m×1.24m×0.35m。在该试验荷载作用下，跨中最大弯矩为95.4 kN•m。
本次试验的荷载效率系数为95.4/95.0=1.00，满足规范要求的0.95~1.05的范围要求。具体堆载方式见下图：

图2-1加载工况示意图
3、加载过程
加载之前全部测点处的挠度计均进行零级荷载读数，以后在每一级加载后全部测点立即读一次数，在结构变位稳定后进入下一级荷载加载前再读一次数。跨中断面处的测点，每间隔5min读一次数，以便观测结构挠度是否达到稳定状态。所谓稳定状态，是指同一级荷载内，结构在最后5min内的挠度增量小于前一个5min内挠度增量的15％或小于所用量测仪器的最小分辨值，则认为结构变位达到相对稳定。静载试验工况见表2-2。
试验板静载试验工况表
表2－2
加载工况
加载等级与测试内容
00
零荷载测点读数
1
加载至36.7kN
01
结构变形达到稳定后进行读数
2
加载至73.4 kN
02
结构变形达到稳定后进行读数
3
加载至110.1 kN
03
结构变形达到稳定后进行读数
4
加载至146.8 kN
04
结构变形达到稳定后进行读数，加载完毕
5
卸载至73.4 kN
05
结构变形达到稳定后进行读数
6
卸载至0
06
结构变形达到稳定后进行读数，试验完毕
4、测量仪器与方法
（1）挠度测试
挠度测试所用的仪器为数显百分表。为了绘出试验板在各级荷载下的挠度曲线，在支点、跨中与L/4断面垂直于空心板轴线的板底缘各布置一只百分表。通过各个控制断面布置的测点，测出分级加载的实际挠度值。
（2）应变测试
试验板体的与L/4跨、3L/4跨底缘两侧各布置1个传感器，跨中上缘与下缘各布置2个传感器。共布置8个传感器。
应变测点布置图见下图2-2。

图2-2 挠度、应变测点纵向布置

应变测量的传感器采用的是武汉岩海工程技术有限公司生产的HY-65B3000B数码静态应变传感器。该传感器用来测量结构体在静荷载作用下产生的微应变。它是一种采用磁感位置编码技术研制而成新型应变传感器。内致有霍尔芯片、钐钴合金材料、美国进口16位单片机等当今最前沿电子芯片。HY-65B3000B数码表面应变传感器由两部分组成：HY-65B3000B数码表面应变传感器宝石测头+微动测头。其微动测头采用磁性恒力吸附技术，任意姿势均不受重力影响，无蠕变。它无需接二次仪表，直接以数码方式将测量值传送给专门配置的数显表或计算机显示。
工作原理：应变传感器的宝石测头与微动测头在接受到结构体表面变形时，其变形被传递到宝石测头，宝石测头带动内置钐钴合金材料移动，霍尔芯片在永久磁场中移动产生电压信号。此电压信号通过内置16位单片机经过非线性编码调制成RS485标准数字信号输出。A/D转换在传感器内部完成，从传感器出来的数字信号通过电脑中的采样分析软件自动记录、显示和存储。
（3）板体抗裂性能
在各级加载工况下可采用肉眼或借助裂缝显微镜观察受力关键部位是否存在粱体开裂，如出现裂缝，需注意观察裂缝的开展程度、走向。

以往检测照片

静力加载（吨袋堆载方式）

应变测试

挠度测试数据采集

裂缝测宽仪