鋼管混凝土拱橋試驗方案

1、濟南建邦黃河公路大橋靜動荷載試驗方案（拱橋部分）山東鐵正工程試驗檢測中心有限公司二一年十月目 錄一、概述1(一)橋梁設計標準1(二)拱橋總體布設1二、荷載試驗的目的1三、檢測及試驗依據(jù)2四、橋梁結(jié)構實際狀況調(diào)查2(一)橋梁結(jié)構竣工資料的搜集(設計、施工、監(jiān)理)3(二)橋梁結(jié)構表觀狀況檢查31. 結(jié)構總體和細部尺寸的復核32. 結(jié)構各部件表面缺損狀況的檢查3五、靜力荷載試驗4(一) 靜力荷載試驗測試項目4(二) 測試斷面及測點布置41. 應變測試斷面42. 撓度測試5(三) 試驗方法5(四) 試驗荷載51. 荷載車參數(shù)52. 試驗工況63. 試驗荷載效率64. 加載方式與分級加載65. 試驗加載

2、程序66. 靜載試驗規(guī)則7六、動力荷載試驗7(一)動力荷載試驗內(nèi)容及其試驗荷載7l脈動試驗72跑車試驗83跳車試驗84剎車試驗8(二)動力試驗測試項目和方法8l橋跨自振特性測試82強迫振動測試8(三)動力試驗的測點布置81橋跨自振特性測試測點布置82強迫振動測試測點布置9七、進度計劃9八、需甲方配合工作事宜9九、提交檢測、試驗成果內(nèi)容10十、技術方案保證措施10(一)人力方面10十一、儀器設備一覽表11濟南建邦黃河公路大橋靜動載試驗濟南建邦黃河公路大橋靜動荷載試驗方案一、概述濟南建邦黃河公路大橋項目位于濟南市西北部新徐莊附近，南北分別與濟南市二環(huán)西路、國道309連接線，是濟南市實施城市北跨發(fā)展

3、戰(zhàn)略的控制性工程。本項目路線全長約5272米，其中橋長2145米，兩岸接線長3127米。主橋采用三塔斜拉橋，跨度布置為53.5+56.5+2×300+56.5+53.5m，共六跨連續(xù)結(jié)構，整幅布置。南岸河槽內(nèi)布置了一聯(lián)2×47.5m=95m的預應力混凝土連續(xù)梁橋，分幅布置。堤外南(北)引橋布置了30m跨的預應力混凝土連續(xù)箱梁，分幅布置。(一)橋梁設計標準1. 汽車荷載等級：公路級；2. 設計時速：80km/h； 3橋面寬度：引橋全寬30.5米或27.5米分幅布置；4橋面布置：雙向六車道；5通航標準：河槽內(nèi)梁底高程不低于44.27米；(二)拱橋總體布設該下承式拱橋上部結(jié)構采用

4、剛性系桿剛性拱，柔性吊桿，計算跨徑90m，拱肋計算矢高為18.0m，計算矢跨比為1/5。拱橋上部結(jié)構由拱肋、主梁、吊桿等組成。橋梁全寬為33.5m，中央分隔帶為5m。橫橋向分為左右兩幅，主梁中心距17.25m。橫向坡度2%。1. 拱肋拱肋采用普通鋼筋混凝土結(jié)構。拱肋為矩形實體截面，截面高為1.8m，寬為1.5m。同一幅橋拱肋中心距為14.75m，通過設置于跨中位置的橫撐相連接，橫撐為1.0×1.0m矩形截面。2. 主梁主梁采用預應力鋼筋混凝土結(jié)構，由系梁、橋面板、端橫梁、中橫梁所組成。3. 吊桿每榀拱肋共設15根廠制吊桿，吊桿間距5.0m。二、荷載試驗的目的1檢測本橋設計和施工質(zhì)量，

5、確定工程的可靠性，為竣工驗收提供依據(jù)；2檢測橋梁主體結(jié)構的受力狀況和承載能力是否達到設計標準，能否滿足使用要求；3根據(jù)橋跨結(jié)構的特點，通過靜載試驗了解結(jié)構體系在試驗荷載作用下的實際工作狀態(tài)，為科學地評價結(jié)構的使用階段應力、變形提供資料；4通過在移動車輛荷載作用下橋梁的控制截面的動效應測試來得到結(jié)構實際的動力響應，進而評判結(jié)構在不同動荷載作用時的動態(tài)反應是否在容許范圍內(nèi)；5通過動載試驗，了解橋跨結(jié)構的固有振動特性以及其在長期使用荷載階段的動力性能；6通過荷載試驗，建立橋梁“指紋”檔案，為橋梁結(jié)構健康監(jiān)測提供基本參考依據(jù)。三、檢測及試驗依據(jù)1. 公路橋涵設計通用規(guī)范(JTG D60-2004)2.

6、 公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范(JTG D62-2004)3. 公路工程質(zhì)量檢驗評定標準(JTG F80/1-2004)4. 公路橋涵設計技術規(guī)范(JTG D60-2004)5. 公路斜拉橋設計規(guī)范(試行)（JTJ 027-96）6. 城市橋梁設計準則(CJJ 11-93)7. 工程測量規(guī)范(GB50026-93)8. 混凝土結(jié)構試驗方法標準(GB50152-92)9. 公路工程技術標準(JTG B01-2003)10. 公路橋涵施工技術規(guī)范(JTG 041-2000)11. 公路橋梁荷載試驗12. 公路橋梁荷載試驗與結(jié)構評定13. 大跨徑混凝土橋梁的試驗方法14. 濟南建邦黃河公

7、路大橋設計施工圖四、橋梁結(jié)構實際狀況調(diào)查荷載試驗前期工作主要是成橋的外觀等質(zhì)量檢測。(一)橋梁結(jié)構竣工資料的搜集(設計、施工、監(jiān)理)檢測人員應向設計、施工、監(jiān)理和業(yè)主單位的知情人詳細了解橋梁建設和建設期間發(fā)生的特別事件和存在的問題及其處理情況，全面搜集有關的設計、施工和監(jiān)理技術資料，包括設計計算書、設計圖紙、施工組織設計、施工原始記錄、材質(zhì)試驗報告單、監(jiān)理日記、質(zhì)檢檢驗單、工程質(zhì)量事故發(fā)生和處理記錄、結(jié)構竣工資料、施工臨時工程的有關技術資料等。 (二)橋梁結(jié)構表觀狀況檢查1. 結(jié)構總體和細部尺寸的復核結(jié)構總體和細部尺寸的復核，重點放在上部主要承重構件，采用鋼尺丈量方法測定，在拱腳、L/4,拱頂

8、處布置測量斷面，共5個。2. 結(jié)構各部件表面缺損狀況的檢查(1) 檢查范圍：主要針對橋面鋪裝、拱肋 、主梁、吊桿、支座、橋墩進行檢查。(2) 檢查方法：以人工目力檢查為主，輔以簡單檢查工具進行。所用的簡單檢查工具包括：手工錘、鋼卷尺、游標卡尺、望遠鏡和照相機等。(3) 檢查要點 橋面鋪裝主要檢查開裂、隆起、車轍、凹陷、坑槽等缺陷； 拱肋主要檢查變形、開裂、露筋、鋼筋銹蝕等現(xiàn)象； 主梁、橋墩除了要注意結(jié)構是否有異常變形外，主要檢查結(jié)構混凝土表面蜂窩、麻面、孔洞、剝落、鋼筋外露、滲水侵蝕和表面沉積物等，檢查時應注意查明劣質(zhì)混凝土的分布(錘擊音質(zhì)音喑處)； 支座主要檢查構件有無損傷，能否正常發(fā)揮功用

9、等。 吊桿主要檢查吊桿上下錨固區(qū)的混凝土有無開裂、滲水，吊桿錨頭附近有無銹蝕現(xiàn)象，外罩是否有裂紋，錨頭夾片、楔塊是否發(fā)生滑移，吊桿鋼索有無斷絲。(4) 檢查順序與檢查路線：按路線前進方向，從左向右、先里后外、自上而下檢查，先檢查拱肋，接著檢查系桿，再檢查橋面鋪裝，最后檢查主梁、支座和橋墩。(5) 檢查技術要求： 應檢查出縫寬超過0.05mm縫長大于200mm以及大小超過50mm所有缺陷； 檢查時應通過測量確定出各種缺陷的位置、大小尺寸和深度； 對每一病害或缺陷除了要做詳盡的描述外，還應附以草圖或照片加以補充說明； 缺陷或病害的詳細記錄應包括位置的描述、性質(zhì)特征、范圍、程度、外貌、顏色及對其起因

10、判定，以及需作進一步補充特殊檢查的建議。五、靜力荷載試驗橋梁荷載試驗，主要是通過測量橋梁結(jié)構在試驗荷載作用下的變形和內(nèi)力，用以確定橋梁結(jié)構的實際工作狀態(tài)與設計期望值是否相符。它是檢驗橋梁結(jié)構實際工作性能，如結(jié)構的強度、剛度等的最直接和最有效的手段和方法。(一) 靜力荷載試驗測試項目本次荷載試驗主要包括以下荷載試驗項目：1. 拱肋在最不利設計荷載狀態(tài)，控制截面應力加載試驗；2. 系桿在最不利設計荷載狀態(tài)，控制截面應力加載試驗；3. 橫梁在最不利設計荷載狀態(tài)，控制截面應力加載試驗；4. 吊桿受力增量及影響范圍加載試驗；5. 橋面板的工作性能、應力與變形狀況的局部加載試驗。(二) 測試斷面及測點布置

11、1. 應變測試斷面應變測試斷面沿橋縱向的位置分別為：(1) 拱腳截面；(2) 3/8截面；(3) 拱頂截面；(4) 1/4截面；(5) M8系桿截面；(6) M8系桿橫梁跨中截面(圖中未示出)；圖1 應變測試斷面2. 撓度測試拱圈撓度測量斷面為主拱的1/4、3/8、1/2、5/8、3/4截面；橋面系撓度測點為支座處及拱的M1、M3、M5、M7、M9、M11、M13、M15號吊桿處，全橋共計撓度測點15個。圖2 撓度測試斷面(三) 試驗方法1應變擬采用在箱梁內(nèi)表面粘貼規(guī)格為5mm×100mm、阻值為120的應變片，配匹DH3817動靜態(tài)應變測度系統(tǒng)及自動采集系統(tǒng)測量。2控制截面撓度，擬

12、采用精密水準儀進行測量。3控制部位的混凝土表面開裂情況，采用人工目力觀測，輔助刻度放大鏡和“塞尺”測定裂縫寬度，裂縫長度和位置采用5m鋼卷尺直接量測。(四) 試驗荷載1. 荷載車參數(shù)選用30噸的車輛進行加載試驗，根據(jù)加載工況的不同選用不同數(shù)量的加載車。加載車軸重及尺寸暫定如下：圖3 加載車輛軸重及尺寸圖2. 試驗工況工況1：按主拱拱頂截面正彎矩影響線布載(采用6輛車)；工況2：按主拱拱腳截面負彎矩影響線布載(采用6輛車)；工況3：按主拱3/8拱跨截面正彎矩影響線布載(采用6輛車)；工況4：按橫梁跨中截面正彎矩影響線布載(采用2輛車);系桿最不利設計荷載狀態(tài)控制截面應力加載試驗加載工況同工況13

13、. 試驗荷載效率試驗荷載與加載得到的各個斷面內(nèi)力值與設計值相比為荷載效率系數(shù)。因本橋為新建橋梁，本次靜力荷載試驗荷載效率系數(shù)控制在0.801.05之間。4. 加載方式與分級加載為了獲取結(jié)構試驗荷載與變位的相關曲線，防止結(jié)構加載意外損傷，就某一加載試驗項目，其靜力試驗荷載宜分成三級加載，一次卸載。加載方式為單次逐級遞加到最大荷載，然后一次卸至零荷載。靜力試驗荷載的加載分級主要依據(jù)荷載車在某一加載試驗項目對應的控制截面內(nèi)力和變位影響面內(nèi)縱橫向位置的不同以及加載車數(shù)量的多少，而分成設計標準活荷載產(chǎn)生該加載試項目對應的控制截面內(nèi)力或變位的最不利效應值的不同百分比。5. 試驗加載程序(1) 在進行正式加

14、載試驗前，宜用兩輛載重加載車在橋跨L/2和L/4進行橫橋向?qū)ΨQ的預加載，預加載試驗每一加載載位的持荷時間以不少于20分鐘為宜。預加載的目的在于，一方面是使結(jié)構進入正常工作狀態(tài)，另一方面是檢查測試系統(tǒng)和試驗組織是否工作正常。預加載卸至零荷載，并在結(jié)構得到充分的零荷恢復后，才可進入正式加載試驗；(2) 正式加載試驗按附表所列的加載工況序號逐一進行，完成一個序號的加載工況后，應使結(jié)構得到充分的零荷恢復，方可進入下一序號的加載工況。結(jié)構零荷充分恢復的標志是，加載試驗實測的結(jié)構最大變位測點在卸零荷后變位恢復最后一個10分鐘的增量小于第1個10分鐘增量的15%。6. 靜載試驗規(guī)則(1) 靜力試驗應選擇在氣

15、溫變化不大于2和結(jié)構溫度趨于穩(wěn)定的時間間隔內(nèi)進行。試驗過程中在量測試驗荷載作用下結(jié)構響應的同時應相應地測量結(jié)構表面溫度；(2) 靜力試驗荷載持續(xù)時間，原則上取決于結(jié)構變位達到相對穩(wěn)定所需要的時間，只有結(jié)構變位達到相對穩(wěn)定后，才能進入下一荷載階段。同一級荷載內(nèi)，若結(jié)構變位最大的測點在最后5分鐘內(nèi)的變位增量小于第一個5分鐘變位增量的15%，或小于所用量測儀器的最小分辨值，即認為結(jié)構變位達到相對穩(wěn)定；(3) 全部測點在正式加載試驗前均應進行零級荷載讀數(shù)，以后每次加載或卸載后應即讀數(shù)一次，并在結(jié)構變位達到相對穩(wěn)定后，進入下一級荷載之前再讀數(shù)一次。只有對結(jié)構變位較大的測點，宜每隔5分鐘觀測一次，以觀測結(jié)

16、構變位是否達到相對穩(wěn)定；(4) 若在加載試驗過程中發(fā)生下列情況之一應立即終止加載試驗： 控制測點應力達到或超過按試驗控制荷載計算的控制應力時； 結(jié)構測點變位達到或超過試驗控制計算值時； 結(jié)構發(fā)生較大的異常現(xiàn)象。六、動力荷載試驗 (一)動力荷載試驗內(nèi)容及其試驗荷載l脈動試驗脈動試驗是在橋面無任何行車荷載以及橋址附近無規(guī)則振源的情況下,測定橋跨結(jié)構由于風荷載、地脈動、水流等隨機荷載引起的橋跨結(jié)構微小振動響應，從而確定結(jié)構的主要固有頻率、阻尼比和振型。2跑車試驗跑車試驗工況是采用一輛24t的汽車，以10km/h、20km/h、30km/h、40km/h等速度勻速駛過大橋，測量橋梁結(jié)構的動力響應。3跳

17、車試驗(1)一輛30t的汽車停在跨中原地啟動，后輪越過80mm高的三角木后停車，模擬橋梁受到豎向沖擊荷載作用，試驗2次，測量橋梁結(jié)構的動力響應。(2)一輛30t的汽車以30km/h的速度駛過大橋，后輪越過80mm高的三角木，模擬橋梁受到豎向沖擊荷載作用，試驗2次，測量橋梁結(jié)構的動力響應。4剎車試驗剎車試驗工況是采用一輛30t的汽車，分別以10km/h、20km/h、30km/h的速度行駛至跨中緊急剎車，各試驗2次，測試橋梁結(jié)構在汽車制動力作用下的動力響應。 (二)動力試驗測試項目和方法l橋跨自振特性測試橋跨結(jié)構在自然環(huán)境振源的隨機激振下,產(chǎn)生微幅隨機扳動,使用高靈敏度、超低頻的941B拾振器和

18、放大器拾取微小的振動信號,采用振動及動態(tài)信號采集分析系統(tǒng)(ADCras)，將數(shù)據(jù)采集存放于計算機硬盤上,應用采用振動及動態(tài)信號采集分析系統(tǒng)(MACras)可獲取結(jié)構的固有振動頻率、阻尼比和主要振型,這是直接、可靠獲取橋梁結(jié)構實際動力特性參數(shù)的有效方法。我單位已用此方法完成了多座大橋的模態(tài)分析，其方法和技術已達國內(nèi)領先技術。2強迫振動測試本次強迫振動測試主要測定主梁跨中豎向撓度的動態(tài)增大效應。主梁動撓度測量采用BJQN-4型橋梁光電撓度儀,由便攜微機現(xiàn)場采集撓度振動信號。(三)動力試驗的測點布置1橋跨自振特性測試測點布置橋跨自振特性測試主要記錄結(jié)構振動位移響應。由于振型測量和自振頻率判讀的需要,

19、采用環(huán)境隨機振動的方法進行測量分析需要有足夠的測點數(shù),測點的位置一般應在結(jié)構理論振型的峰谷點,考慮到現(xiàn)場實施的可操作性,每隔5米設置一測點，分別布置在橋面護欄內(nèi)側(cè)，如圖7所示。測量確定了19個斷面,共38個測點,分別布置垂直、水平拾震器,檢測橋梁豎向和水平橫橋向、水平順橋向振動信號。圖4 自振特性測試測點布置2強迫振動測試測點布置強迫振動橋跨結(jié)構動力響應主要測試中跨跨中截面動撓度。動撓度測點布設在跨中截面兩側(cè)防撞護欄內(nèi)側(cè)橋面上。七、進度計劃初步確定的質(zhì)量檢測及荷載試驗工作進度計劃如下所列。具體實施時可視天氣情況、現(xiàn)場檢測工作完成情況以及異?？陀^條件的影響作適當調(diào)整。1. 結(jié)構總體和細部結(jié)構的復

20、核0.5天；2. 結(jié)構各部件表面缺損狀況的檢查0.5天；3. 靜動載試驗前期準備工作(應變計、撓度計的粘貼，靜動載儀器的調(diào)試等)1天；4. 靜動載試驗1天。以上工作部分，相關部分可同步進行，預計3天左右完成。八、需甲方配合工作事宜為保證質(zhì)量檢測工程能夠保質(zhì)保量地按期完成，確保檢測數(shù)據(jù)可靠正確以及質(zhì)量檢測全面和系統(tǒng)，懇請委托方給予以下配合：1. 提供必要的技術資料，包括：圖紙、變更資料、施工中有關資料、環(huán)境資料(主要為不利的環(huán)境影響因素，如：可能的有害氣體源、水源等)；2. 協(xié)助維護檢測、試驗現(xiàn)場秩序及安全保衛(wèi)工作；3. 協(xié)助聯(lián)系荷載試驗加載車輛，加載車為單輛總重為300kN的三軸載重汽車，加載

21、車輛應一一稱出前軸、中軸、后軸及總重；4. 協(xié)助檢測、試驗期間的橋面交通封閉；5. 指定專人負責聯(lián)系協(xié)調(diào)有關事宜。九、提交檢測、試驗成果內(nèi)容通過對橋梁進行全面調(diào)查和靜力荷載試驗，形成書面檢測、試驗報告，報告包含以下內(nèi)容：1. 結(jié)構總體和細部尺寸的復核結(jié)果；2. 對橋梁各部件病害進行詳細描述及匯總，并進行成因分析；3. 橋梁各構件的裂縫分布表，包括裂縫的位置、長度、典型裂縫寬度，并提供主要構件裂縫分布圖，分析裂縫產(chǎn)生的原因；4. 給出橋梁結(jié)構在試驗荷載作用下的實測應變、撓度值和測點理論應力、撓度值，得出校驗系數(shù)，評定結(jié)構剛度是否滿足設計要求；5. 通過模態(tài)分析，確定結(jié)構的主要固有頻率、阻尼比和振型等振動特性；6. 分析橋跨結(jié)構在有、無障礙車輛荷載作用下的動力反應，確定橋梁沖擊系數(shù)及阻尼比，并與理論值進行比較；7. 給出應力、撓度的實測值與理論值對比關系曲線；8. 給出相對殘余應變值，確定結(jié)