橋梁靜動載試驗(yàn)方案

1、橋梁承載能力靜動載試驗(yàn)方案編制： 校審： 批準(zhǔn)： 有限公司2016年 月 日目 錄第一章 工程概況 . . 11.1任務(wù)來源及具體任務(wù) . 11.2項(xiàng)目概述 . . 1 1.2.1主要技術(shù)指標(biāo) . . 21.3工程質(zhì)量鑒定檢測依據(jù) . 3第二章 橋梁試驗(yàn)?zāi)康?、?nèi)容及儀器 . 42.1荷載試驗(yàn)的目的 . . 42.2靜載荷載試驗(yàn) . 42.3動載荷載試驗(yàn) . . 42.4使用儀器 . . 5第三章 靜載試驗(yàn)實(shí)施 . 63.1試驗(yàn)項(xiàng)目 . . 63.2測試項(xiàng)目及其量測方法 . 63.3荷載計(jì)算 . . 73.4 加載車輛 . . 8 3.4.1 試驗(yàn)承載能力加載方案 . 8 3.4.2荷載加載系數(shù)

2、 . . 93.5試驗(yàn)加載步驟 . . 93.6試驗(yàn)加載程序 . 103.7加載方式與分級加載 . 103.8加載位置與加載工況確定 . 10 3.8.1車載布置 . . 11 3.8.2撓度測點(diǎn)布置方案 . 12 3.8.3應(yīng)變測點(diǎn)布置方案 . 12第四章 動載測試 . 154.1動載試驗(yàn)概述 . 154.2試驗(yàn)?zāi)康?. 154.3測試系統(tǒng) . . 154.4試驗(yàn)內(nèi)容 . 16第五章 項(xiàng)目組織機(jī)構(gòu)、設(shè)備及人員安排 . 175.1項(xiàng)目組織機(jī)構(gòu) . . 175.2參與檢測的人員情況 .175.3主要機(jī)械、儀器、及材料試驗(yàn)計(jì)劃 . 185.4橋梁檢測工作安排 . 19第一章 工程概況1.1任務(wù)來源

3、及具體任務(wù)為了加強(qiáng)政府對工程質(zhì)量的監(jiān)督控制職能和作好工程竣工質(zhì)量鑒定工作，受*委托，*檢測有限公司對*進(jìn)行承載能力試驗(yàn)檢測工作。本次試驗(yàn)檢測工作主要是橋梁的靜、動荷載試驗(yàn)。1.2項(xiàng)目概述黎家洞橋位于桂陽縣X142線，中心樁號K13+063，交叉角度為75度。橋梁采用3×20m預(yù)應(yīng)力混凝土空心板，橋梁全長72.64m，全寬7m。橋梁的整體布置圖與橫截面圖分別見圖1-1、圖1-2、圖1-3、圖1-4。圖1-2橋梁橫斷面圖圖1-3 空心板端部橫截面布置圖圖1-4 空心板跨中橫截面布置圖1.2.1主要技術(shù)指標(biāo)（1）橋梁全長72.64米，即3×20m預(yù)應(yīng)力混凝土空心板（簡支橋面連續(xù)）

4、；（2）設(shè)計(jì)荷載: 公路級（3）橋梁寬度布置為：7.0m=凈-6.0m(行車道)+2×0.5m（防撞欄）（4）橋梁縱、橫坡：縱坡0%、橫坡1.5%。1.3工程質(zhì)量鑒定檢測依據(jù)本次檢測主要依據(jù)現(xiàn)行國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、部頒標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)技術(shù)規(guī)范、規(guī)程進(jìn)行，具體包括：(1)公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范(JTG D60-2015)；(2)公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程（JTG/T J21-2011）；(3)公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)（JTG F80/1-2004）；(4)公路橋梁荷載試驗(yàn)規(guī)程（JTG/T J21-01-2015）；(5)公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)（JTG D62-2004）；(6)施工

5、設(shè)計(jì)圖和其它有關(guān)技術(shù)文件。第二章 橋梁試驗(yàn)?zāi)康摹?nèi)容及儀器本次檢測主要包括兩方面的內(nèi)容：靜載試驗(yàn)檢測和動載試驗(yàn)檢測。2.1荷載試驗(yàn)的目的通常，對建成竣工后的橋梁均宜進(jìn)行荷載試驗(yàn)，并將試驗(yàn)結(jié)果作為對橋梁承載能力、技術(shù)狀況與工程質(zhì)量進(jìn)行綜合評價(jià)的重要依據(jù)。本次試驗(yàn)的目的主要包括：（1）檢驗(yàn)該橋整體結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和結(jié)構(gòu)的可靠性；（2）判斷橋跨結(jié)構(gòu)在試驗(yàn)荷載作用下的實(shí)際受力狀態(tài)和工作狀態(tài)，評價(jià)結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性和工作性能，檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)的承載能力是否能滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn);（3）通過動荷載試驗(yàn)以及結(jié)構(gòu)固有模態(tài)參數(shù)的實(shí)橋測試，了解橋跨結(jié)構(gòu)的動力特性，以及各控制部位在使用荷載下的動力性能，為該橋進(jìn)一步運(yùn)營的養(yǎng)護(hù)管理提供必要的數(shù)

6、據(jù)和資料。2.2靜載荷載試驗(yàn)、檢驗(yàn)設(shè)計(jì)荷載作用跨中最大正彎矩下的撓度與應(yīng)變；、檢驗(yàn)設(shè)計(jì)荷載作用支點(diǎn)最大剪力下的撓度與應(yīng)變；、試驗(yàn)過程中裂縫的出現(xiàn)及發(fā)展情況。2.3動載荷載試驗(yàn)結(jié)構(gòu)振動的振幅A與阻尼比z；結(jié)構(gòu)振型的測定，結(jié)構(gòu)的固有頻率f0；汽車不同運(yùn)行速度時的沖擊系數(shù)m。2.4使用儀器表2-1 試驗(yàn)儀器設(shè)備一覽表第三章 靜載試驗(yàn)實(shí)施3.1試驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)施荷載試驗(yàn)是通過對橋梁施加靜力荷載作用，測定橋梁結(jié)構(gòu)在試驗(yàn)荷載作用下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)，并據(jù)此判定橋梁承載能力是否滿足要求。為了滿足鑒定橋梁承載能力的要求，試驗(yàn)荷載工況的選擇應(yīng)依據(jù)反映橋梁結(jié)構(gòu)的最不利受力狀態(tài)的原則來進(jìn)行。依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的規(guī)定并結(jié)合試驗(yàn)橋梁結(jié)

7、構(gòu)體系的具體情況來設(shè)置加載工況。依據(jù)本次工程特點(diǎn)，靜載試驗(yàn)項(xiàng)目如表3-1所示。表3-1靜載試驗(yàn)項(xiàng)目測試內(nèi)容圖3-1 靜載測試斷面示意圖3.2測試項(xiàng)目及其量測方法(1) 空心板撓度擬采用在空心板跨中底板設(shè)置測點(diǎn)，采用百分表測試；(2) 空心板表面應(yīng)力（應(yīng)變），擬采用在空心板底板表面粘貼應(yīng)變片或表面式應(yīng)變計(jì)，配匹數(shù)據(jù)采集裝置進(jìn)行測量；3.3荷載計(jì)算根據(jù)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)規(guī)定，計(jì)算荷載：公路級。各試驗(yàn)橋梁橋跨理論內(nèi)力計(jì)算如下，由于在實(shí)際試驗(yàn)過程中，橋面瀝青層鋪設(shè)情況、試驗(yàn)環(huán)境、荷載重量、加載方式等各種不確定因素存在，會導(dǎo)致實(shí)際內(nèi)力計(jì)算值與以下內(nèi)力計(jì)算值產(chǎn)生差別，則在試驗(yàn)前、試驗(yàn)中及試驗(yàn)后需對其內(nèi)力計(jì)算按照實(shí)際

8、情況進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。表3-2 荷載計(jì)算圖形3.4 加載車輛3.4.1 試驗(yàn)承載能力加載方案根據(jù)公路橋梁荷載試驗(yàn)規(guī)程（JTG/T J21-01-2015）的規(guī)定，靜載試驗(yàn)荷載一方面應(yīng)保證結(jié)構(gòu)的安全性，另一方面又應(yīng)要求能夠充分暴露結(jié)構(gòu)的承載能力，一般試驗(yàn)荷載效率系數(shù)要達(dá)到以下要求：£1.05qh£0.95)m+(1×Ss S/=qhS靜力試驗(yàn)荷載作用下，某一加載試驗(yàn)項(xiàng)目對應(yīng)的加載控制截面內(nèi)力、應(yīng)力或變位的最大計(jì)算效應(yīng)值；按規(guī)范取用的沖擊系數(shù)值；mS檢算荷載產(chǎn)生的同一加載控制截面內(nèi)力、應(yīng)力或變位的最不利效應(yīng)計(jì)算值； q靜力試驗(yàn)荷載效率。h理論上，對于每一個測試項(xiàng)目，不論是

9、彎矩、剪力還是軸力都要在其對應(yīng)的最不利位置進(jìn)行加載試驗(yàn)。但在實(shí)際處理過程中，可以通過理論計(jì)算對這些最不利的加載情況進(jìn)行合并，以提高試驗(yàn)的效率。£1.05qh£根據(jù)確定的控制設(shè)計(jì)的主要指標(biāo)，參照內(nèi)力影響線對相應(yīng)的截面進(jìn)行最不利的試加載，在保證試驗(yàn)荷載效率達(dá)到0的情況下，確定實(shí)際試驗(yàn)的加載車輛，.95最終采用的試驗(yàn)車輛的參數(shù)如表3-3所示。圖3-2 實(shí)際加載車輛軸重、軸距示意圖 表3-3 荷載試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)車輛技術(shù)參數(shù)表3.4.2荷載加載系數(shù)根據(jù)測試工況列出各控制截面內(nèi)力的靜載試驗(yàn)效率系數(shù)hq見表3-4；表明各試驗(yàn)工況下的荷載效率系數(shù)均能達(dá)到規(guī)范要求。在上述荷載作用下，各試驗(yàn)梁荷載效

10、率系數(shù)在規(guī)定的范圍內(nèi)，梁體承載力可以得到充分體現(xiàn)，且并不至于對梁板造成損傷。表3-4 黎家洞橋靜載試驗(yàn)效率（內(nèi)力單位：kN·m）3.5試驗(yàn)加載步驟加載前一天，將試驗(yàn)跨梁底混凝土電阻應(yīng)變片粘貼、檢查完畢。正式加載試驗(yàn)前調(diào)試靜態(tài)電阻應(yīng)變儀，將各點(diǎn)應(yīng)變調(diào)零，標(biāo)示變形測點(diǎn)位置，測量加載車輛軸距及軸重，標(biāo)出加載線。正式加載前，對結(jié)構(gòu)進(jìn)行2次預(yù)加載，使結(jié)構(gòu)進(jìn)入正常工作狀態(tài)，消除結(jié)構(gòu)的非彈性變形。同時檢查測試設(shè)備工作狀況是否正常，性能是否可靠，并預(yù)演人員組織及操作情況。每級荷載加載后，等待結(jié)構(gòu)變形穩(wěn)定。根據(jù)公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程，按結(jié)構(gòu)在同一級荷載內(nèi)，最后5分鐘變位增量小于前一個5分鐘變位增

11、量的15%，且加載穩(wěn)定時間不小于15分鐘。則可以正式讀數(shù)記錄。全部卸載完成后，待時30分鐘以上讀各測量參數(shù)的殘余值。整個試驗(yàn)過程中，要隨時關(guān)注量測值的變化是否符合規(guī)律，及時排除故障。若發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常，應(yīng)查明原因，排除故障后研究是否繼續(xù)加載。出現(xiàn)以下情況，立即停止加載：控制測點(diǎn)應(yīng)力已達(dá)到或超過理論計(jì)算的控制應(yīng)力時；控制測點(diǎn)撓度超過規(guī)范允許值時；由于加載，使結(jié)構(gòu)裂縫長度、寬度急劇增加，新裂縫大量出現(xiàn)；裂縫超過允許值的裂縫大量增多，對結(jié)構(gòu)使用壽命造成較大影響時；發(fā)生其他損壞，影響橋梁承載能力或正常使用時。正式加載按以下荷載工況加載程序進(jìn)行試驗(yàn)，車速小于5km/h。3.6試驗(yàn)加載程序(1)在進(jìn)行正式加載

12、試驗(yàn)前，用兩輛載重加載車分別在橋跨L/2或L/4進(jìn)行橫橋向?qū)ΨQ的預(yù)加載，預(yù)加載試驗(yàn)每一加載載位的持荷時間為20分鐘。預(yù)加載的目的在于，一方面是使結(jié)構(gòu)進(jìn)入正常工作狀態(tài)，另一方面是檢查測試系統(tǒng)和試驗(yàn)組織是否工作正常。在確認(rèn)測試系統(tǒng)和試驗(yàn)組織工作正常后，預(yù)加載試驗(yàn)宜反復(fù)進(jìn)行兩次。(2)預(yù)加載卸至零荷載，并在結(jié)構(gòu)得到充分的零荷恢復(fù)后，才可進(jìn)入正式加載試驗(yàn)。正式加載試驗(yàn)分別按試驗(yàn)方案所列的加載工況序號逐一進(jìn)行，完成一個序號的加載工況后，應(yīng)使結(jié)構(gòu)得到充分的零荷恢復(fù)，方可進(jìn)入下一序號的加載工況。結(jié)構(gòu)零荷充分恢復(fù)的標(biāo)志是，加載試驗(yàn)實(shí)測的結(jié)構(gòu)最大變位測點(diǎn)在卸零荷后變位恢復(fù)最后一個10分鐘的增量小于第1個10分鐘

13、增量的15%。3.7加載方式與分級加載為了獲取結(jié)構(gòu)試驗(yàn)荷載與變位的相關(guān)曲線，防止結(jié)構(gòu)加載意外損傷，就某一加載試驗(yàn)項(xiàng)目，其靜力試驗(yàn)荷載分成三級或四級加載，分兩級卸零。加載方式為單次逐級遞加到最大荷載，然后分級卸至零荷載。靜力試驗(yàn)荷載的加載分級主要依據(jù)載車在某一加載試驗(yàn)項(xiàng)目對應(yīng)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，大約分成設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)活荷載產(chǎn)生該加載試項(xiàng)目對應(yīng)的控制截面內(nèi)力或變位的最不利效應(yīng)值的60%、80%、100%。3.8加載位置與加載工況確定試驗(yàn)加載位置與加載工況的確定主要依據(jù)以下原則進(jìn)行：(1)盡可能用最少的加載車輛達(dá)到最大的試驗(yàn)荷載效率；(2)在滿足試驗(yàn)荷載效率以

14、及能夠達(dá)到的試驗(yàn)?zāi)康那疤嵯?，加載工況進(jìn)行簡化、合并，以盡量減少加載位置；(3)每一加載工況依據(jù)某一加載試驗(yàn)項(xiàng)目為主，兼顧其他加載試驗(yàn)項(xiàng)目。靜力試驗(yàn)確定的加載工況及相應(yīng)的加載位置和加載試驗(yàn)項(xiàng)目按照實(shí)際計(jì)算結(jié)果為準(zhǔn)。3.8.1車載布置各工況最大效應(yīng)車載布置根據(jù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行布置。圖3-3 跨中最大正彎矩影響線圖3-4 工況1（跨中最大正彎矩）加載及車輛布置情況圖3-5 支點(diǎn)最大剪力影響線圖3-6 工況2（支點(diǎn)最大剪力）加載及車輛布置情況3.8.2撓度測點(diǎn)布置方案橋面撓度擬采用在空心板跨中底板設(shè)置測點(diǎn)，采用百分表測試；具體布設(shè)情況見圖3-7。圖3-7 撓度測量布置情況（百分表）3.8.3應(yīng)變測點(diǎn)布置方

15、案應(yīng)變測試：在空心板的底板安裝靜態(tài)應(yīng)變片進(jìn)行應(yīng)變測試，每個測試截面的應(yīng)變測點(diǎn)布置如圖3-8。圖3-8 跨中截面應(yīng)變測量布置情況表3-5 各加載工況下截面最大撓度理論值表3-6 各加載工況下截面應(yīng)變理論值第四章 動載測試4.1動載試驗(yàn)概述橋梁結(jié)構(gòu)的動力特性，如固有頻率、阻尼系數(shù)和振型等，只與結(jié)構(gòu)本身的固有性質(zhì)有關(guān)，是結(jié)構(gòu)振動系統(tǒng)的基本特征。橋梁動載試驗(yàn)就是要從大量的實(shí)測數(shù)據(jù)信號中，了解結(jié)構(gòu)自身的動力特性以及結(jié)構(gòu)抵抗受迫振動和突發(fā)荷載作用的能力，綜合評價(jià)橋梁結(jié)構(gòu)的動力特性及動力響應(yīng)。揭示橋梁結(jié)構(gòu)振動的內(nèi)在規(guī)律，以判斷結(jié)構(gòu)的實(shí)際工作狀態(tài)，同時也為使用階段結(jié)構(gòu)評估積累原始數(shù)據(jù)。4.2試驗(yàn)?zāi)康臉蛄簞恿?/p>

16、載試驗(yàn)的目的是測定橋梁結(jié)構(gòu)的動力特性， 即橋梁結(jié)構(gòu)的自振頻率、 振型、阻尼比等橋梁結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)；測定橋梁結(jié)構(gòu)在汽車動荷載作用下的強(qiáng)迫振動響應(yīng)，即橋梁結(jié)構(gòu)的動位移、動應(yīng)力、沖擊效應(yīng)等。通過動載試驗(yàn)和理論分析來了解橋梁結(jié)構(gòu)在試驗(yàn)荷載作用下的實(shí)際工作狀態(tài)，判斷和評價(jià)橋梁結(jié)構(gòu)的承載能力和使用條件。并結(jié)合橋梁靜力荷載試驗(yàn)結(jié)果，對橋梁質(zhì)量做出合理的評價(jià)，為橋梁運(yùn)營管理及改造提供科學(xué)的依據(jù)。4.3測試系統(tǒng)北京東方振動和噪聲技術(shù)研究所研制的INV306U智能信號采集處理分析儀及DASP-V10分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和分析，動力特性測試系統(tǒng)見圖4-1。圖4-1 動力特性測試系統(tǒng)框圖4.4試驗(yàn)內(nèi)容（1）在橋面上，使

17、用一輛重量為400kN的汽車分別以10km/h、20km/h、30km/h的行駛速度進(jìn)行跑車，使橋梁產(chǎn)生受迫振動，量測橋梁的振幅和振動頻率；（2）在橋面上，使用一輛重量為400kN的汽車分別以10km/h、20km/h、30km/h的速度，行駛至跨中位置緊急剎車使橋梁產(chǎn)生受迫振動，量測橋梁的振幅與振動頻率；（3）在試驗(yàn)橋跨的跨中位置，一輛重量為400kN的汽車前輪駛越10cm高的三角墊木，利用車輪的突然下落對橋梁產(chǎn)生沖擊，激起橋梁的豎向振動，量測橋梁的振幅、固有振動頻率和阻尼；（4）記錄橋梁在環(huán)境自然脈動下的振動，通過軟件分析得到橋梁的固有振動頻率。圖4-2 拾振器布置表4-1 動載試驗(yàn)工況*結(jié)構(gòu)第一階理論固有基頻為6.0Hz。第五章 項(xiàng)目組織機(jī)構(gòu)、設(shè)備及人員安排5.1項(xiàng)目組織機(jī)構(gòu)為確保本工程檢測項(xiàng)目工作的順利進(jìn)行，擬成立該項(xiàng)目現(xiàn)場試驗(yàn)檢測領(lǐng)導(dǎo)指揮協(xié)調(diào)小組和檢測項(xiàng)目組：現(xiàn)場試驗(yàn)