道路与桥梁工程技术创新论文.doc

贵州交通职业技术学院道路与桥梁工程系创新论文

摘 要

桥梁荷载试验检测方案对于桥梁检测的具体实施有一定的指导作用，刚竣工桥梁的外观检查，动载和静载是桥梁检测的重要部分

关键词：试验检测方案 桥梁 动载 静载

目 录
桥梁荷载试验方案 3
1 工程概况 3
2 试验目的 3
3 试验依据 4
4 项目实施的主要内容 4
附录Ⅰ静力荷载试验测试断面、测点布置及加载细则 9
附录Ⅲ 拟投入项目设备清单 12

桥梁荷载试验方案
1 工程概况
1.1 试验桥梁概况
群联村大桥
群联村大桥中心桩号K17+475，上部结构为4x40+5x40 m预应力砼（后张）先简支后结构连续T梁；下部结构柱式台配桩基础、柱式墩配桩基础。桥梁全长为366.08 m。
1.2 主要技术标准
(1) 设计汽车荷载：公路-I级；
(2) 设计速度：80公里/小时
(3) 抗震指标：地震动峰值加速度：<0.05g，地震基本烈度：<Ⅵ度。
(4) 桥面净宽：
群联村大桥
2 试验目的
根据国家有关规定，大型桥梁或新建成桥梁完工后应进行生产鉴定性质的验收荷载试验，目的是对桥梁的质量和工作性能是否与设计相符作出检验与评价。基于这一根本目的，本次荷载试验具体目的如下：
（1）通过测定桥跨结构在试验荷载作用下的控制截面应力和挠度，并与理论计算值比较，判定实际结构控制截面应力与挠度值是否与设计要求相符。
（2）通过测定桥跨结构在试验动荷载作用下的动力反应，拟评定实际结构的动力性能。
（3）通过现场加载试验以及对试验观测数据和试验现象的综合分析，对实际结构作出总体评价。
3 试验依据
（1）交通行业工程标准《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）；
（2）交通行业工程标准《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）；
（3）交通行业工程标准《公路工程质量检验评定标准 第一册 土建工程》（JTG F80/1-2004）；
（4）交通行业工程标准《公路桥涵养护规范》（JTG H11-2004）；
（5）交通行业工程标准《公路桥梁承载能力检测评定规程》(JTG/T J21-2011)；
（6）《大跨径混凝土桥梁的试验方法》（“铁组”YC4-4/1978科研专题）；
（7）交通行业工程标准《公路桥梁技术状况评定标准》 (JTG/T H21-2011)；
（8）建设单位提供的桥梁设计图纸及计算资料，包括施工单位提供的部分施工图纸、设计单位提供的设计计算结果文件等。
4 项目实施的主要内容
（1）结构静力荷载试验；
（2）结构动力荷载试验；
（3）上部构造主要承重构件混凝土强度（超声回弹法）；
（4）主要结构尺寸检测。
4.1 静载试验
桥梁静力荷载试验主要是通过测量桥梁结构在静力试验荷载作用下的变形和内力，比较桥梁结构的实际工作状态能否满足设计荷载作用下正常使用要求。测定项目及内容为主梁控制截面挠度变形和应力等。
4.1.1 理论计算
4.1.1.1 计算依据
（1）交通行业工程标准《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004 ）；
（2）交通行业工程标准《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）；
4.1.1.2 试验参数选取
静力试验荷载加载方式是采用单辆重约300kN的三轴载重汽车作为等效荷载，在试验过程中模拟设计活载所产生的内力值。因此就具体某一测试项目（截面）而言，其所需加载车辆的数量，将根据设计标准活荷载产生的在该项目（截面）最不利内力或变位值，按下式所确定的原则等效换算而得，不同截面其荷载效率将随加载位置不同而不同，介于0.95~1.05之间。

式中： — 静力试验荷载效率；
— 试验荷载作用下，某一加载试验项目（截面）对控制截面内力或变位等的最大计算效应值；
— 设计标准活载不计冲击荷载作用时产生的该加载试验项目（截面）对应的控制截面内力或变位等的最不利计算效应值；
— 设计计算取用的冲击系数。
4.1.2 试验跨选择与断面测点布置
1、群联村大桥
根据现场情况，静载试验左右幅选取第5、6跨作为试验跨，详细测试断面、测点布置及加载细则见附录I。
4.1.3加载工况确定
1、群联村大桥
工况Ⅰ：第5跨最大正弯矩截面（1－1截面）在最不利汽车荷载（分正载和偏载两种工况）作用下的最大正弯矩效应；
工况Ⅱ：第6跨跨中最大正弯矩截面（2－2截面）在最不利汽车荷载（分正载和偏载两种工况）作用下的最大正弯矩效应；
以上为群联村大桥荷载试验工况，共分为两种工况。左右幅荷载试验工况均相同。
4.1.4测试内容与测试方法
（1） 应力（应变）测试
主梁应力控制截面混凝土表面应力（应变），拟采用在混凝土表面粘贴标距为100mm、阻值为120Ω的应变片，配匹DH3815N数据采集分析系统进行测量。
（2） 挠度测试
主梁控制断面桥面挠度的测量拟采用百分表或精密水准仪进行测试。
4.1.5 试验加载过程控制
（1） 试验加载程序控制
① 在进行正式加载试验前，用两辆载重加载车分别对测试对象各跨跨中进行横桥向对称的预加载，预加载试验每一加载载位的持荷时间为20分钟。预加载的目的在于，一方面是使结构进入正常工作状态，另一方面是检查测试系统和试验组织是否工作正常。
② 预加载卸至零荷载，并在结构得到充分的零荷载恢复后，才可进入正式加载试验。正式加载试验分别按加载工况序号逐一进行，完成一个序号的加载工况后，应使结构得到充分的零荷恢复，方可进入下一序号的加载工况。结构零荷充分恢复的标志是，加载试验实测的结构最大变位测点在卸零荷后变位恢复最后一个10分钟的增量小于第1个10分钟增量的15%。
（2） 静力试验规则
① 静力试验原则上宜选择在气温变化不大于2℃和结构温度趋于稳定的时间间隔内进行。试验过程中在量测试验荷载作用下结构响应的同时应相应地测量结构表面温度。
② 静力试验荷载持续时间，原则上取决于结构变位达到相对稳定所需要的时间，只有结构变位达到相对稳定后，才能进入下一荷载阶段。同一级荷载内，若结构变位最大的测点在最后5分钟内的变位增量小于第一个5分钟变位增量的15%，或小于所用量测仪器的最小分辨值，即认为结构变位达到相对稳定。
③ 全部测点在正式加载试验前均应进行零级荷载读数，以后每次加载或卸载后应即读数一次，并在结构变位达到相对稳定后，进入下一级荷载之前再读数一次。对结构变位较大的测点，宜每隔5分钟观测一次，以观测结构变位是否达到相对稳定。
④ 若在加载试验过程中发生下列情况之一应立即终止加载试验：
(a) 控制测点应力或力值超过计算值并且达到或超过按规范安全条件反算的控制应力或力值时；
(b) 控制测点挠度变形超过规范允许值时；
(c) 由于加载试验使结构出现非正常的受力损伤或局部发生损坏，影响桥梁承载能力和今后正常使用时。
另外，在施加试验荷载过程中，当某一加载工况接近满载时（大于满载量的80%），应将该工况后续加载车在试验测试桥跨的行车速度控制在10Km/h以下；在卸载过程中，禁止多辆加载车同时启动。
4.2 动载试验
4.2.1 动载试验的主要内容
动载试验主要通过脉动试验、行车试验和制动试验测定桥梁作为一个整体结构在动力荷载作用下的受迫振动特性和结构的自振特性，测定桥梁的动力特性（频率、阻尼系数）及动力响应（动应变冲击系数）等，以评价桥梁的动力性能。
4.2.2动载试验荷载及其作用方式
（1）脉动试验：测试在环境激励下桥梁的微小振动响应，分析桥梁的自振特性（自振频率及阻尼比）。
（2）行车试验，在桥面无任何障碍的情况下，用1辆载重汽车(总重约300KN)按对称情形，以20 km/h、30 km/h、40 km/h、50 km/h的速度匀速跑车使桥梁产生受迫振动，测定桥跨结构在运行车辆荷载作用下的动力反应实测曲线。
（3）刹车试验，在桥面无任何障碍的情况下，用1辆载重汽车(总重约300KN)，以20km/h、30km/h进行匀速跑车，在预定的截面位置进行刹车，测定桥跨结构主要控制截面测点的动应力和动挠度时间历程响应曲线。
4.2.3动载试验测记项目及其测记方法
（1）动应变观测：采用在结构混凝土表面粘贴长标距混凝土应变片，以动态电阻应变仪DH3817、动态信号采集分析系统观测混凝土表面应变；
桥跨结构的振动响应(位移)，并同时记录其输出信号。
（2）冲击系数观测：采用实测动应变时程曲线计算得出；
（3）振动速度观测：采用在选定测点上安装拾震器，配匹数据采集分析系统进行观测。
在测记桥跨结构振动响应要注意保证信号完整，信号测记长度应足够，并需照顾到各测记通道的动态范围，小信号足够灵敏，大信号不饱和，测记时应配有示波器监视振动响应信号的质量。
4.2.4测点布置
群联村大桥
根据现场情况，动载试验截面布置在第6跨最大正弯矩截面（3-3截面）上，左右幅均相同，测点布置如附录图Ⅱ。
4.2.5加载工况的确定
表1 动载试验工况表
工 况
项 目
测试项目及其荷载位置
Ⅰ
无障碍行车试验
结构振动响应、动应变、动态增量 车速20km/h
Ⅱ
无障碍行车试验
结构振动响应、动应变、动态增量 车速30km/h
Ⅲ
无障碍行车试验
结构振动响应、动应变、动态增量 车速40km/h
Ⅳ
无障碍行车试验
结构振动响应、动应变、动态增量 车速50km/h
Ⅴ
刹车试验
结构振动响应、动应变、动态增量 车速20km/h
VI
刹车试验
结构振动响应、动应变、动态增量 车速30km/h

附录Ⅰ静力荷载试验测试断面、测点布置及加载细则

图1-1 群联村大桥左右幅静载试验控制截面图（长度单位：cm）

图1-2 群联村大桥左、右幅1-1、2-2、3-3截面应变测点布置图

图1-3 群联村大桥左右幅挠度测试布置截面示意图（长度单位：cm）

图1-4 群联村大桥左、右幅A-A、B-B截面应变测点布置图
根据现场实际情况，挠度测试时各截面挠度数据采集拟采用精密水准仪读数。各截面应变片的粘贴需使用桥检车作业。
加载细则

图1-1 群联村大桥左右幅静载试验控制截面图（长度单位：cm）
1、加载效率表
表1 左、右线各截面设计最大弯矩及试验荷载效应
截面
设计荷载效应-公路Ⅰ级（kN·m）
试验荷载（kN·m）
效率系数
（ηq）
汽车
控制弯矩
1-1
6台30T
8651.3
7334.9
0.85
2、1-1截面加载示意图(工况1-1、1-2、1-3)
左、右线汽车荷载纵向布置示意图（6台30T车） 左、右线汽车加载横向布置(满载)

根据现场实际情况，挠度测试时各截面数据采集拟采用精密水准仪读数,应变片的粘贴需使用桥检车作业。

第13页 共11页

图1-1 群联村大桥左右幅3-3号截面动应变测点布置示意图
附录Ⅲ 拟投入项目设备清单
表1 拟投入大桥荷载试验项目的主要试验仪器、设备用表
序号
设备名称
台（套）数
产地
作 用
备注
1
精密水准仪DSZ2
2
苏州
标高（挠度）

2
手持红外线测距仪
1

结构尺寸

3
钢卷尺
5
中国
结构尺寸

4
30m皮尺
2
中国
结构尺寸、放样

5
DH3815N静态
测试仪
3
江苏
静载试验

6
DH3817动态测试仪
3
江苏
动载试验

7
拾振器
4
江苏
动力特性

8
ZBL-F103裂缝观测仪
1
智博联
裂缝观测

9
ZC3-A回弹仪
2
山东
混凝土强度

11
笔记本电脑
4

数据采集

12
应变片
若干
中国
应变传感器

13
发电机
3
中国
提供电源

14
桥梁检测车
1
中国
测试工作平台

15
非金属超声检测仪
1
中国
混凝土强度

结论

桥梁检测方案对桥梁检测的具体实施具有指导意义！
望全体工作人员同心协力，共同完成此次检测工作。

参考文献：
（1）交通行业工程标准《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）；
（2）交通行业工程标准《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）；
（3）交通行业工程标准《公路工程质量检验评定标准 第一册 土建工程》（JTG F80/1-2004）；
（4）交通行业工程标准《公路桥涵养护规范》（JTG H11-2004）；
（5）交通行业工程标准《公路桥梁承载能力检测评定规程》(JTG/T J21-2011)；
（6）《大跨径混凝土桥梁的试验方法》（“铁组”YC4-4/1978科研专题）；
（7）交通行业工程标准《公路桥梁技术状况评定标准》 (JTG/T H21-2011)；
（8）建设单位提供的桥梁设计图纸及计算资料，包括施工单位提供的部分施工图纸、设计单位提供的设计计算结果文件等。