靜動載試驗-----靜載試驗

1、靜動載試驗 -靜載試驗第二章靜載試驗第二章靜載試驗北浩龍江大橋位于廣西省柳州市柳城縣，采用40+64+40m三跨一聯(lián)預(yù)應(yīng)力砼變高度箱形連續(xù)梁，屬于新建鐵路橋梁。根據(jù)結(jié)構(gòu)特點，靜載試驗選擇3 跨（ 0#臺1#墩邊跨、中跨、 1#墩2#墩邊跨）進行試驗，經(jīng)過各方單位幾天的密切配合和精心準(zhǔn)備，于 2008 年 7 月 10 日上午 6:30 至下午 18:00 完成了對 0#橋臺到 3#墩之間的橋跨的全部 3 種工況的現(xiàn)場靜載試驗。柳州貴陽ABCDABCD0試驗跨試驗跨試驗跨123圖 2.1 北浩龍江大橋立面布置圖（單位:m ）2.1 測點布置與測試方法控制截面應(yīng)力測試應(yīng)變測試主要采用表面式振弦式應(yīng)

2、變計，配合讀數(shù)儀，測量精度控制在0.2MP以內(nèi)。應(yīng)變值通過記錄的N或 L 值得到：911=L1 L012K10N12N024第二章靜載試驗式中， K =4.062， N1 、 L1 當(dāng)前值， N 0 、 L0 初始值。為消除溫度變化的影響，在梁體非受力位置布置一個應(yīng)變溫度補償測點。下游(a) 跨中截面測點布置圖下游(b) 墩頂截面測點布置圖圖 2.2 梁體控制截面應(yīng)變測點布置示意圖5第二章靜載試驗梁體豎向靜撓度測試在邊跨跨中、中跨跨中、中跨L/4 、中跨 3L/4 及各支座截面布置撓度測點，上下游兩側(cè)對稱布置。考慮到連續(xù)梁橋的特點，各控制截面加載時，除了測試本試驗跨支點外，還需測試兩相鄰橋跨跨

3、中、支點處布置撓度測點，測點布置如圖2.3 所示。撓度測試主要采用高精密水準(zhǔn)儀進行，測試時，須找取不受荷載影響的穩(wěn)定的后視點。此項內(nèi)容主要為評判橋梁的豎向剛度提供依據(jù)。同時，還可監(jiān)測各支點的沉降。試驗跨試驗跨試驗跨圖 2.3 撓度測點布置示意圖裂縫觀測為了確保梁體的工作狀態(tài)， 試驗過程中及加載后， 須對梁體控制截面進行詳細(xì)觀測，包括裂縫的出現(xiàn)及擴展情況。若混凝土出現(xiàn)裂縫，則進行裂縫狀況描繪，并采用20 倍的刻度放大鏡或安裝千分表進行裂縫寬度量測。2.2 理論分析為了準(zhǔn)確分析該的結(jié)構(gòu)特性和確定最不利輪位布載，理論分析主要采用“橋梁博士”系統(tǒng) 3.03 版以及 MIDAS 大型有限元分析程序分別計

4、算內(nèi)力影響線、控制截面的應(yīng)力和變形等參數(shù)。各控制截面影響線如圖2.4（ a）（ c）所示。6第二章靜載試驗105值0橋跨 (m)數(shù)020406080100120140160-5-10(a) 邊跨跨中影響線1086值 4數(shù) 2橋跨 (m)0-2 020406080100120140160-4（b）中跨跨中影響線5橋跨 (m)0值020406080100120140160數(shù)-5-10（ c）1# 墩頂截面影響線圖 2.4 北浩龍江大橋各控制截面彎矩影響線2.3 加載工況及輪位布置因北浩龍江大橋為單線鐵路，故按照單列機車加平板車進行加載。根據(jù)影響線最不利加載。因是現(xiàn)場試驗，只能采用正位（與實際受力方

5、向一致）試驗，共進行了7第二章靜載試驗3 種工況，具體見表2.1。加載荷載共一列，每列為1 臺東風(fēng) 4 型機車（自重 138T）帶 2 臺平板車（型號為GPC30B 型，總重約 1000kN ）。算得東風(fēng) 4 機車的軸重約為230kN ，平板車的軸重為250kN，各軸重如圖2.5 所示，設(shè)計列車靜荷載示意圖如圖2.6 所示，各工況加載示意圖如圖2.72.8 所示。為了保證試驗效果， 在選擇試驗荷載大小和加載位置時采用靜載試驗效率q 進行控制。靜力荷載試驗效率定義為：試驗荷載作用下被測部位的內(nèi)力（或變形）的計算值與包括動力擴大效應(yīng)在內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計荷載作用下同一部位的內(nèi)力 （或變形）的計算值的比值，

6、即：SstqS(1)式中， Sst 試驗荷載作用下，檢測部位的變位或力的計算值；S 標(biāo)準(zhǔn)活載作用下，檢測部位的變形或力的計算值； 檢定取用的動力系數(shù)。根據(jù)鐵路檢定規(guī)范（ 2004）條，試驗荷載效率系數(shù) q 要達(dá)到 0.80 1.00 ，在有困難時可稍予降低，但不得小于現(xiàn)行的最大運行荷載。表 2.1 靜載試驗工況工控制控制元素車輛荷載效況截面列數(shù)率系數(shù)一A-A0#橋臺 1#墩邊跨中10.85截面最大正彎矩B-B中跨跨中截面最大10.89二正彎矩C-C墩頂負(fù)彎矩10.88三D-D2#墩3#墩邊跨中截10.828第二章靜載試驗面最大正彎矩備實際加載輪位由實際加載車輛及荷載效率注系數(shù)決定。機車平板車平

7、板車230230 230kN230 230230kN250250kN250250kN250250kN250250kN圖 2.5加載機車和平板車軸重示意圖示意圖特種活載普通活載圖 2.6 設(shè)計列車豎向靜荷載（中活載）示意圖9第二章靜載試驗（a）工況一（b）工況二（ c）工況三圖 2.7 各工況實際加載輪位示意圖（a）中活載作用下邊跨跨中最不利加載輪位10第二章靜載試驗（b）中活載作用下中跨跨中最不利加載輪位（ c）中活載作用墩頂負(fù)彎矩最不利加載輪位圖 2.8 各工況設(shè)計中活載加載輪位示意圖2.4加載程序（1）工況一加載：將一列車加到0#橋臺 1#墩之間梁段的跨中指定位置，根據(jù)鐵路檢定規(guī)范（200

8、4）條，當(dāng)橋梁結(jié)構(gòu)最后5min 內(nèi)的變形值小于儀器的最小分辨值時，即監(jiān)測應(yīng)變及撓度無異常時，恒載10 分鐘后測量梁的撓度和應(yīng)變。（2）工況二加載：將一列車加到1#2#墩頂指定位置，監(jiān)測應(yīng)變及撓度無異常時，恒載 10 分鐘后測量梁的撓度和應(yīng)變。（3）工況三加載：將一列車加到2#3#墩之間梁段的跨中指定位置，監(jiān)測應(yīng)變11第二章靜載試驗及撓度無異常時，恒載10 分鐘后測量梁的撓度和應(yīng)變。加載前先讀取初讀數(shù)，全部三種工況完成后，卸去加載車輛荷載后30 分鐘，再讀取結(jié)構(gòu)殘余變形。2.5測試結(jié)果與分析撓度測試結(jié)果分析在最不利荷載作用下， 實測北浩龍江大橋撓度值列于表2.2，整體撓度曲線如圖2.9 所示。從

9、上述圖表可看出：（1）在最不利（對稱）荷載作用下，實測北浩龍江大橋邊跨跨中、中跨跨中截面撓度平均值分別為 6.0mm、17.5mm，分別小于理論值 7.6 mm 、 20.6mm，變形校驗系數(shù)分別為 0.789、0.849，且實測撓跨比為 1/6667 和 1/3704，遠(yuǎn)小于鐵路檢定規(guī)范（2004）表豎向撓跨比限值 1/1800，表明結(jié)構(gòu)實測豎向剛度大于設(shè)計剛度，滿足設(shè)計及規(guī)范要求。（2）各工況殘余變形基本為 0，說明結(jié)構(gòu)處于彈性工作狀態(tài)，各工況墩的沉降值符合規(guī)范要求。（3）試驗跨加載時，相鄰跨出現(xiàn)上撓現(xiàn)象，符合力學(xué)行為和受力規(guī)律，表明結(jié)構(gòu)狀態(tài)良好。表 2.2北浩龍江大橋靜載撓度實測值（mm

10、 ）工況一工況二工況三測上下上下點游游理上游 下游游游理位實實論實測 實測理論實論實置測測值值值值測值測值值值值12第二章靜載試驗0#000000000臺邊跨-5. -6. -7.-2.中43.68.4-3-18265截面1#000000000墩L/4截2. 02.33.2-6.0-7.0-11.91.02.22.9面中跨-16. -19. -20.中5.74.36.23.05.16.2006截面3L/4 截2.21.82.9-7.0-9.0-11.52.01.73.2面2#00000000013第二章靜載試驗墩邊跨-5. -4. -7.-1. -2. -2.7.04.08.2中250664截

11、面3#000000000墩（1）“-”表示撓度向下； （2）殘余變形基本備為 0；注（3）表中位移已扣除支座沉降。864m2距離 /mm0/度-20306090120150180撓-4-6-8-10上下游實測平均值理論值（a）工況一（ 0#臺 1#墩邊跨加載）撓度曲線14第二章靜載試驗105距離 /m0mm-5 0306090120150180/度撓 -10 -15 -20 -25上下游實測平均值理論值(b) 工況二（中跨加載）撓度曲線864m2距離 /mm0/度-2 0306090120 150 180撓-4-6-8-10上下游實測平均值理論值(c) 工況三（ 2#墩 3#墩邊跨加載）撓度曲

12、線圖 2.9實測梁體撓度曲線梁體應(yīng)變測試結(jié)果分析應(yīng)變測試的控制截面分別為邊跨跨中截面，中跨跨中截面、墩頂截面。實測梁體邊跨跨中、中跨跨中、墩頂截面控制截面在各級荷載作用下應(yīng)變值列于表2.3 ，為了便于比較，跨中控制截面腹板、底板應(yīng)變值列于表 2.3 ，墩頂截面腹板應(yīng)變值列于表 2.4 。 從上述圖表可以看出：15第二章靜載試驗（1）在最不利荷載作用下，實測邊跨跨中梁底拉應(yīng)變?yōu)?1，較計算值 90小，應(yīng)變校驗系數(shù)為0.900 ，滿足鐵路檢定規(guī)范表10.0.9結(jié)構(gòu)校驗系數(shù)要求；（2）在最不利荷載作用下，實測中跨中梁底拉應(yīng)變?yōu)?10，較計算值 120小，應(yīng)變校驗系數(shù)為0.916 ，滿足鐵路檢定規(guī)范表

13、10.0.9結(jié)構(gòu)校驗系數(shù)要求；（3）在最不利荷載作用下，實測中跨墩頂梁體上緣拉應(yīng)變?yōu)?5 ，較計算值70 小，應(yīng)變校驗系數(shù)為 0.929 ，滿足鐵路檢定規(guī)范表結(jié)構(gòu)校驗系數(shù)要求；（4）實測應(yīng)變沿截面高度基本呈線性分布，且卸載后殘余變形（應(yīng)變）基本為0，說明結(jié)構(gòu)仍處于彈性工作階段，滿足設(shè)計及規(guī)范要求。表 2.3跨中截面試驗實測應(yīng)變值工況一（）工況二 ()測點位置理論理論實測值實測值值值1-35-56-75-882-23-43-40-48315282030腹板1828263078-33-43-40-489-36-56-75-8816第二章靜載試驗480平均108平均底板 586為： 90109為：

14、12067781113110彈性模量取規(guī)范值：E=3.45備注104MPa；應(yīng)變拉為正，壓為負(fù)。表 2.4墩頂截面試驗實測應(yīng)變值測點位置工況二 ()實測值理論值1657024145310154-29-39腹板5-68-866-59-867-26-39812159404517第二章靜載試驗105970彈性模量取規(guī)范值：E=3.45備注104MPa ；應(yīng)變拉為正，壓為負(fù)。工 況一 （ 工 況 二)工況二（ )測 點 位（)測 點 位實 理置理理置測 論實測值論 實測值論值 值值值跨中657011-35-56-75-88414522-23-43-40-4810153腹315282030-29墩-39

15、 4板 718282630-68頂-86 58-33-43-40-48-59腹-86 69-36-56-75-88-26板-39 7底480平均108 平均12158板 586為：90109 為： 1204045918第二章靜載試驗67781113 110597010彈性模量取規(guī)范值： E=3.45104MPa ；應(yīng)備注變拉為正，壓為負(fù)。裂縫觀測整個試驗過程中，對梁體進行了仔細(xì)觀測，沒有發(fā)現(xiàn)任何裂紋。2.6小結(jié)（1）在最不利（對稱）荷載作用下，實測北浩龍江大橋邊跨跨中、中跨跨中截面撓度平均值分別為 6.0mm、17.5mm，分別小于理論值 7.6 mm 、 20.6mm，變形校驗系數(shù)分別為 0.789、 0.849，且實測撓度與跨度比值小于 1/1800，根據(jù)鐵路檢定規(guī)范（2004）表豎向撓跨比通常值，表明結(jié)構(gòu)實測豎向剛度大于設(shè)計剛度，滿足設(shè)計及規(guī)范要求。（2）各工況殘余變形基本為 0，說明結(jié)構(gòu)處于彈性工作狀態(tài)，各工況墩的沉降值符合規(guī)范要求。（3）試驗跨加載時，相鄰跨出現(xiàn)上撓現(xiàn)象，符合力學(xué)行為和受力規(guī)律，表明結(jié)構(gòu)狀態(tài)良好。（4）在最不利荷載作用下，實測邊跨跨中梁底拉應(yīng)變?yōu)?1，較計算值 90小，應(yīng)變校驗系數(shù)為 0.900