淺談人行天橋荷載試驗(yàn)檢測

1、淺談人行天橋荷載試驗(yàn)檢測一、橋梁檢驗(yàn)收檢測意義橋梁竣工驗(yàn)收需要進(jìn)行進(jìn)行驗(yàn)收荷載試驗(yàn)，其目的有三個(gè)方面：1、通過荷載試驗(yàn)以檢驗(yàn)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)承載能力是否達(dá)到了設(shè)計(jì)荷載保準(zhǔn)。2、根據(jù)靜荷載試驗(yàn)觀測了解結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力狀況和工作性能，為橋梁營運(yùn)養(yǎng)護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。3、經(jīng)過對試驗(yàn)資料的對比、分析，為同內(nèi)橋梁的設(shè)計(jì)、施工積累可靠資料。二、橋梁荷載試驗(yàn)檢測工作方案1、根據(jù)橋梁竣工圖，實(shí)測橋梁竣工數(shù)據(jù)，同時(shí)根據(jù)竣工圖文件建立橋梁荷載試驗(yàn)計(jì)算模型，確定荷載試驗(yàn)檢測部位，計(jì)算理論值。2、擬定荷載試驗(yàn)工作方案，根據(jù)橋梁等級，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，按照規(guī)范要求進(jìn)行車輛布置。3、實(shí)施荷載試驗(yàn)，根據(jù)工作方案進(jìn)行外業(yè)試驗(yàn)，收集關(guān)鍵試驗(yàn)成果。4

2、、根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果與理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較，分析，最終得出橋梁評估報(bào)告。三、以下以某城市人行天橋荷載試驗(yàn)為案例進(jìn)行論述研究（一）、概述該人行天橋位于某小區(qū)1、2街區(qū)處，為一“H”型結(jié)構(gòu)天橋，主要連接某小區(qū)1、2街區(qū)與某小學(xué)周邊的人流過往，天橋主梁全長49.7米。橋面橫向全寬4.2米，凈寬4.0米；梯道全寬2.7米，凈寬2.5米；橋下凈高大于5米。橋上設(shè)置最大1%的橋面縱坡和1.0%的雙向橫坡。橋梁設(shè)計(jì)荷載為：人群：4.5kN/。天橋主梁、梯道梁均為鋼結(jié)構(gòu)，由鋼板焊接組合而成。上部結(jié)構(gòu)為等截面鋼箱梁，梁高為0.9米，箱梁頂寬4.2米，底寬1.8米。梯道梁高0.3米，寬0.8米。天橋箱梁頂板、底板、腹板

3、和墩頂加密橫隔板及其余部位均采用Q345qc鋼。鋼梯道及平臺的頂?shù)装搴透拱寰捎肣345qc鋼。該天橋主墩結(jié)構(gòu)為花瓶式鋼筋混凝土橋墩，頂部寬度為1.8米根部寬度1米，厚0.8米，樁基直徑為1.2米。梯道墩結(jié)構(gòu)為矩形墩，尺寸為0.6×0.6米，樁基直徑為1.0米。1.1技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)凈寬： 橋面寬：4.2米梯道全寬：2.7米橋下凈高：5米。設(shè)計(jì)荷載：人群：4.5KN/。橫斷面布置：主梁：0.1m(欄桿)+4.0m(人行道)+0.1m(欄桿) =4.2m梯道：0.1m(欄桿)+2.5m(人行道)+0.1m(欄桿)=2.7m結(jié)構(gòu)安全等級：二級。地震動峰值加速度：ag=0.05g?？拐鹪O(shè)防烈度：6

4、度。結(jié)構(gòu)使用年限：50年。1.2設(shè)計(jì)要點(diǎn)：橋型方案新溉路（魯能1、2街區(qū)）人行天橋?yàn)橐弧癏”型結(jié)構(gòu)天橋，主要連接魯能星城1、2街區(qū)與天宮殿小學(xué)周邊的人流過往，天橋主梁全長49.7米。橋面橫向全寬4.2米，凈寬4.0米；梯道全寬2.7米，凈寬2.5米。橋上設(shè)置最大1%的橋面縱坡和1.0%的雙向橫坡。1.3結(jié)構(gòu)型式1.3.1 上部結(jié)構(gòu)天橋主梁、梯道梁均為鋼結(jié)構(gòu)，由鋼板焊接組合而成。上部結(jié)構(gòu)為等截面鋼箱梁，梁高為0.9米，箱梁頂寬4.2米，底寬1.8米。梯道梁高0.3米，寬0.8米。天橋箱梁頂板、底板、腹板和墩頂加密橫隔板及其余部位均采用Q345qc鋼。鋼梯道及平臺的頂?shù)装搴透拱寰捎肣345qc鋼

5、。1.3.2下部結(jié)構(gòu)主墩結(jié)構(gòu)為花瓶式鋼筋混凝土橋墩，頂部寬度為1.8米根部寬度1米，厚0.8米，樁基直徑為1.2米。梯道墩結(jié)構(gòu)為矩形墩，尺寸為0.6×0.6米，樁基直徑為1.0米。1.4主要材料1.4.1鋼材主梁、梯道：Q345qc、Q235qc欄桿：Q235B鋼筋：R235、HRB335分別滿足GB1499-1998、GB13013-1991標(biāo)準(zhǔn)。 （二）、實(shí)驗(yàn)依據(jù)城市橋梁養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范（CJJ 99-2003、J 281-2003）；城市人行天橋與人行地道技術(shù)規(guī)范(CJJ 69-95)；建筑結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 50344-2004）；城市橋梁設(shè)計(jì)準(zhǔn)則（CJJ 11-93）；

6、城市橋梁設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)(CJJ 77-98)；市政橋梁工程質(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)(CJJ 2-90)；鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB 50017-2003)；鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范（GB 50205-2001）；建筑變形測量規(guī)范（JGJ 8-2007）；工程測量規(guī)范（GB 50026-2007）；建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程（JGJ 81-2002）。根據(jù)天橋的具體結(jié)構(gòu)和現(xiàn)狀，驗(yàn)收性荷載試驗(yàn)按照建設(shè)部頒發(fā)的規(guī)定的原則、方法、內(nèi)容進(jìn)行試驗(yàn)，同時(shí)依據(jù)橋梁設(shè)計(jì)單位提供的計(jì)算資料并按上述“方法”所規(guī)定的指標(biāo)對試驗(yàn)結(jié)果予以評價(jià)。（三）、試驗(yàn)項(xiàng)目與觀測內(nèi)容為全面評價(jià)橋梁結(jié)構(gòu)的整體性能，了解結(jié)構(gòu)實(shí)際工作狀況和綜合評定工程質(zhì)量，

7、保證橋梁營運(yùn)安全，應(yīng)對城市新建橋梁進(jìn)行驗(yàn)收性荷載試驗(yàn)。根據(jù)橋梁竣工文件提供資料，首先進(jìn)行計(jì)算機(jī)建模，模擬橋梁在試驗(yàn)荷載下各個(gè)截面的應(yīng)力及撓。具體試驗(yàn)內(nèi)容包括：在試驗(yàn)荷載作用下進(jìn)行：1、箱梁25m跨最大正彎矩截面（距1#墩10m）、22m跨最大正彎矩截面（距3#墩8.8m）、2#中墩支點(diǎn)附近負(fù)彎矩截面的應(yīng)力觀測；2、箱梁25m跨最大正彎矩截面（距1#墩10m）、22m跨最大正彎矩截面（距3#墩8.8m）的撓度。（四）、觀測截面及測點(diǎn)布置根據(jù)人行天橋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及現(xiàn)場具體情況，本著對全橋評價(jià)的原則，決定對兩跨均進(jìn)行荷載試驗(yàn)，選取兩跨的最大正彎矩截面及2#中墩墩頂附近等共計(jì)3個(gè)試驗(yàn)截面作為試驗(yàn)控制截面

8、，其檢驗(yàn)結(jié)果可用于評價(jià)全橋。檢測內(nèi)容主要包括：鋼箱梁梁體應(yīng)力（應(yīng)變），撓度觀測等。具體截面及觀測內(nèi)容詳見圖1與表1。圖1 某人行天橋試驗(yàn)截面示意圖(單位：cm)圖1中：K 1為25m跨最大正彎矩截面。K2為2#墩支點(diǎn)附近截面，K3為22m跨最大正彎矩截面。表1 試驗(yàn)觀測截面和觀測內(nèi)容序號觀測部位觀測截面箱梁鋼板應(yīng)力觀測撓度觀測裂縫觀測1跨中K12跨中K23支點(diǎn)K3/測點(diǎn)布置時(shí)均采用鋼箱梁表面粘貼應(yīng)變片觀測應(yīng)力，試驗(yàn)截面測點(diǎn)布置如下圖所示。圖2 鋼箱梁正彎矩截面（K1、K3）測點(diǎn)布置圖圖3 鋼箱梁負(fù)彎矩截面（K2）測點(diǎn)布置圖（五）、觀測方法與儀器1、撓度觀測：采用精密水準(zhǔn)儀進(jìn)行觀測； 2、箱梁應(yīng)

9、力觀測：采用在箱梁下緣底部鋼板表面粘貼短標(biāo)距應(yīng)變片的測量方式.以靜態(tài)電阻應(yīng)變儀自動掃描觀測鋼板的應(yīng)變，再根據(jù)箱板彈性模量換算為相應(yīng)應(yīng)力。（一）應(yīng)力測試系統(tǒng)YE2539靜態(tài)應(yīng)變儀應(yīng)變片打?。ǘ隙葴y試系統(tǒng)精密水準(zhǔn)儀記錄圖4 測試系統(tǒng)框架圖（六）、試驗(yàn)荷載與荷載布置荷載試驗(yàn)按照設(shè)計(jì)施工圖計(jì)算，根據(jù)該橋的具體位置及周邊狀況，試驗(yàn)荷載決定采用水箱加載的方法進(jìn)行，以設(shè)計(jì)荷載內(nèi)力作為試驗(yàn)控制內(nèi)力確定加載位置及重量，計(jì)算確定最大加載重量81.78噸；按照1.74噸/沿米進(jìn)行布載，具體布載位置如下所示：按“方法”規(guī)定，試驗(yàn)荷載效率應(yīng)滿足0.81.05的要求，本次試驗(yàn)取1.0.荷載施加時(shí)對3試驗(yàn)控制截面分別進(jìn)

10、行，根據(jù)橋面寬度（見圖5）。每種工況分為23級，每級荷載就位后約5分鐘進(jìn)行各項(xiàng)觀測，卸載后約10分鐘進(jìn)行殘余觀測和調(diào)零，再繼續(xù)下一工況。圖5 水箱加載橫向?qū)ΨQ布荷示意圖表2 荷載工況表序號荷 載 工 況125m跨最大正彎矩截面對稱加載22#墩支點(diǎn)最大負(fù)彎矩截面對稱加載322m跨最大正彎矩截面對稱加載圖6 25m跨最大正彎矩截面縱向示意圖圖7 2#墩頂負(fù)彎矩截面加載縱向示意圖圖8 22m跨最大正彎矩截面縱向示意圖表3 荷載試驗(yàn)相關(guān)計(jì)計(jì)算值控制截面加載工況加載重量kg設(shè)計(jì)彎矩kN.m試驗(yàn)彎矩kN.m荷載效率應(yīng)力計(jì)算值MPa撓度計(jì)算值mmK125m跨水深58cm435002112.22041.80.

11、9767.932.7K322m跨水深58cm382801698.11641.50.9754.621.0K2全橋滿載81780-2515.6-2431.70.97上緣 25.5/下緣-80.8注：表中數(shù)據(jù)由結(jié)構(gòu)計(jì)算得出（七）、靜荷載試驗(yàn)7.1試驗(yàn)的內(nèi)容（1）箱梁25m跨最大正彎矩截面（距1#墩10m）、22m跨最大正彎矩截面（距3#墩8.8m）、2#中墩支點(diǎn)負(fù)彎矩截面（距2#墩0.5m）的應(yīng)力觀測；（2）箱梁25m跨最大正彎矩截面（距1#墩10m）、22m跨最大正彎矩截面（距3#墩8.8m）的撓度值。7.2觀測截面及測點(diǎn)布置根據(jù)某（某小區(qū)1、2街）人行天橋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及現(xiàn)場具體情況，本著對全橋評價(jià)

12、的原則，決定對兩跨均進(jìn)行荷載試驗(yàn)，選取兩跨的最大正彎矩截面及2#中墩墩頂附近等共計(jì)3個(gè)試驗(yàn)截面作為試驗(yàn)控制截面，其檢驗(yàn)結(jié)果可用于評價(jià)全橋。檢測內(nèi)容主要包括：鋼箱梁梁體應(yīng)力(應(yīng)變)及撓度觀測等。具體截面及觀測內(nèi)容詳見圖7.2-1圖7.2-3與表7.3。圖7.2-1 某人行天橋試驗(yàn)截面示意圖(單位：cm)圖7.2-1中：K1為25m跨最大正彎截面，K2為2#墩支點(diǎn)附近截面，K3為22m跨最大正彎截面。測點(diǎn)布置時(shí)均采用在鋼箱梁表面粘貼應(yīng)變片觀測應(yīng)力，試驗(yàn)截面測點(diǎn)布置如下圖所示。圖7.2-2 鋼箱梁正彎矩截面（K1、K3）測點(diǎn)布置圖圖7.2-3 鋼箱梁負(fù)彎矩截面（K2）測點(diǎn)布置圖7.3觀測內(nèi)容表7.3

13、 觀測項(xiàng)目及內(nèi)容表編號觀測項(xiàng)目具體觀測內(nèi)容1箱梁應(yīng)力試驗(yàn)荷載作用下，箱梁最大正彎矩截面（K1、K3）的應(yīng)力觀測，2#墩頂負(fù)彎矩截面（K2）的應(yīng)力觀測2箱梁撓度試驗(yàn)荷載作用下，箱梁最大正彎矩截面（K1、K3）的撓度觀測7.4觀測方法與儀器（1）撓度觀測：采用精密水準(zhǔn)儀進(jìn)行觀測； （2）箱梁應(yīng)力觀測：采用在箱梁下緣底部鋼板表面粘貼短標(biāo)距應(yīng)變片的測量方式.以靜態(tài)電阻應(yīng)變儀自動掃描觀測鋼板的應(yīng)變，再根據(jù)箱板彈性模量換算為相應(yīng)應(yīng)力。7.5采用的觀測系統(tǒng)靜態(tài)應(yīng)變儀應(yīng)變片打印輸出(1)應(yīng)力測試系統(tǒng)： 精密水準(zhǔn)儀yinnaoduyi記錄（2) 撓度測試系統(tǒng)：圖7.5 測試系統(tǒng)框圖7.6試驗(yàn)荷載與荷載布置荷載試

14、驗(yàn)采用均布荷載以設(shè)計(jì)荷載計(jì)算內(nèi)力作為試驗(yàn)內(nèi)力控制值，根據(jù)該橋的具體位置及周邊情況，試驗(yàn)荷載決定采用水箱加載的方法進(jìn)行，水箱加載寬度3m，按照各測截面內(nèi)力等效原則，共用水84噸，各試驗(yàn)控制截面荷載效率均達(dá)到0.97，滿足“試驗(yàn)方法”中對基本荷載試驗(yàn)規(guī)定的要求，其檢驗(yàn)結(jié)果可用于橋梁承載能力的評價(jià)。荷載施加時(shí)對三個(gè)控制截面分別進(jìn)行，先進(jìn)行25m跨最大正彎矩截面加載，荷載就位后約5分鐘進(jìn)行各項(xiàng)觀測，再進(jìn)行全橋滿載工況，滿載后先卸25m跨，卸載后約10分鐘后進(jìn)行22m跨滿載工況試驗(yàn)數(shù)據(jù)觀測，然后全橋卸載，約10分鐘后進(jìn)行殘余觀測。圖7.6-1 水箱加載橫向?qū)ΨQ布荷示意圖表7.6-1 靜載試驗(yàn)加載工況序號

15、控制截面工況分級對應(yīng)載位位置125m最大正彎矩截正載1級25m跨水深29cm225m最大正彎矩截正載2級25m跨水深58cm322m跨最大正彎矩截正載3級25m跨滿載+22m跨水深29cm42#墩頂截面正載4級25m/22m跨水深58cm522m跨最大正彎矩截正載5級25m跨卸載，22m跨水深58cm表7.6-2 荷載試驗(yàn)相關(guān)計(jì)算值控制截面加載工況加載重量kg設(shè)計(jì)彎矩kN.m試驗(yàn)彎矩kN.m荷載效率應(yīng)力計(jì)算值MPa撓度計(jì)算值mmK125m跨水深58cm435002112.22041.80.9767.932.7K322m跨水深58cm382801698.11641.50.9754.621.0K2

16、全橋滿載81780-2515.6-2431.70.97上緣 25.5/下緣-80.8注：表中設(shè)計(jì)彎矩值及撓度計(jì)算值根據(jù)計(jì)算確定，鋼板應(yīng)力根據(jù)截面特性計(jì)算得出。表中應(yīng)力符號“+”為受拉，“-”為受壓，鋼板彈性摸量取值2.06×105MPa。圖7.6-2 25m跨最大正彎矩截面加載縱向示意圖(單位：cm)圖7.6-3 2#墩頂附近負(fù)彎矩截面加載縱向示意圖(單位：cm)圖7.6-4 22m跨最大正彎矩截面加載縱向示意圖(單位：cm)7.7試驗(yàn)結(jié)果與分析在各級試驗(yàn)荷載作用下跨中控制截面箱梁底板應(yīng)力觀測結(jié)果列于表7.7.1-1表7.7.1-3中，撓度觀測結(jié)果列于表7.7.2-1表7.7.2-2

17、中。應(yīng)力符號“+”為受拉，“-”為受壓，撓度符號向下為“+”，向上為“-”，鋼板彈性模量取值E=2.06xlO5MPa。表中應(yīng)力單位為MPa，撓度單位為mm。 所有應(yīng)力測點(diǎn)均采用半橋自補(bǔ)償。7.7.1應(yīng)力測試結(jié)果表7.7.1-1 25m跨鋼箱梁應(yīng)力觀測結(jié)果 單位：MPa測點(diǎn)工況腹板-1底板-1底板-2底板-3腹板-2K125m跨水深58cm61.863.8665.9259.7461.8計(jì)算值67.967.967.967.967.9校驗(yàn)系數(shù)0.91 0.94 0.97 0.88 0.91 表7.7.1-2 22m跨鋼箱梁應(yīng)力觀測結(jié)果 單位：MPa測點(diǎn)工況腹板-1底板-1底板-2底板-3腹板-2K

18、325m跨卸載,22m跨水深58m53.5649.4451.551.547.38計(jì)算值54.654.654.654.654.6校驗(yàn)系數(shù)0.980.910.940.940.87表7.7.1-3 墩頂附近鋼箱梁應(yīng)力觀測結(jié)果 單位：MPa測點(diǎn)工況腹板下緣-1腹板下緣-2翼緣-1翼緣-2K2全橋滿載78.2876.2224.7222.66計(jì)算值80.880.825.525.5校驗(yàn)系數(shù)0.970.940.970.897.7.2撓度測試結(jié)果表7.7.2-1 鋼箱梁25m撓度觀測結(jié)果 單位：mm測點(diǎn)工況橋面-1橋面-2KK125m跨水深58cm30.330.1計(jì)算值32.732.7校驗(yàn)系數(shù)0.93 0.92

19、 殘余3.33.5相對殘余10.89%11.63%表7.7.2-2 鋼箱梁22m撓度觀測結(jié)果 單位：mm測點(diǎn)工況橋面-1橋面-2K325m跨卸載,22m跨水深58cm19.819.5計(jì)算值2121校驗(yàn)系數(shù)0.94 0.93 殘余2.02.0相對殘余10.10%11.28%7.7.5裂縫觀測結(jié)果在所施加最大試驗(yàn)荷載作用下，未發(fā)現(xiàn)鋼箱梁產(chǎn)生異響及焊縫開裂。7.7.6分析比較某（某小區(qū)1、2街）人行天橋在最大試驗(yàn)荷載作用下，鋼箱梁結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出了正常的受力性能，25m跨最大正彎矩控制截面實(shí)測箱梁鋼板應(yīng)力平均值低于該荷載工況作用下的理論計(jì)算值，應(yīng)力校驗(yàn)系數(shù)在0.880.97之間，22m跨最大正彎矩控制截面

20、實(shí)測箱梁鋼板應(yīng)力平均值也低于該荷載工況作用下的理論計(jì)算值，應(yīng)力校驗(yàn)系數(shù)0.870.98之間，2#墩頂控制截面由于腹板根部高度位于中性軸附近故腹板上緣應(yīng)力理論計(jì)算數(shù)值較小。在全橋滿載最大負(fù)彎矩加載工況下，實(shí)測箱梁翼緣及底板應(yīng)力平均值也均低于該荷載工況作用下的理論計(jì)算值，翼緣應(yīng)力校驗(yàn)系數(shù)0.940.97之間，底板應(yīng)力校驗(yàn)系數(shù)0.890.97之間。箱梁結(jié)構(gòu)強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)及相關(guān)規(guī)范要求。在最大試驗(yàn)荷載加載作用下，25m跨最大正彎矩控制截面箱梁各測點(diǎn)實(shí)測撓度值均低于該荷載工況作用下的理論計(jì)算值，校驗(yàn)系數(shù)在0.920.93之間，22m跨最大正彎矩控制截面箱梁各測點(diǎn)實(shí)測撓度值也低于該荷載工況作用下的理論計(jì)算值，校驗(yàn)系數(shù)在0.930.94之間。最大相對殘余變形為11.63，小于20%。結(jié)構(gòu)剛度符合設(shè)計(jì)及相關(guān)規(guī)范要求。在所施加最大試驗(yàn)荷載作用下，未發(fā)現(xiàn)鋼箱梁產(chǎn)生異響及焊縫開裂。（八）