道橋試驗檢測技術(shù)課件第六講

1、道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù)第六講：橋梁荷載試驗及基礎(chǔ)檢測本講內(nèi)容3.1 荷載試驗的目的及主要內(nèi)容3.2 加載方案和測定布置3.4 靜載試驗3.6 橋梁動載測試范圍3.3 靜載試驗儀器設(shè)備3.5 試驗數(shù)據(jù)分析及橋梁承載能力評定3.7 動載試驗的常用儀器設(shè)備3.8 橋梁動載試驗3.9 試驗數(shù)據(jù)整理和分析本講內(nèi)容（二）4.1 地基承載力檢測4.2 鉆（挖）孔灌注樁檢測4.4 本周實測題：電阻應變片的粘帖（選做）4.3 基樁承載力檢測4.5 作業(yè)3.1 荷載試驗的目的及主要內(nèi)容荷載試驗目的：荷載試驗的準備工作。荷載試驗的主要內(nèi)容。橋梁荷載試驗就是對橋梁結(jié)構(gòu)物進行直接加載測試的一種特殊的科學試驗工作。橋

2、梁荷載試驗分為靜載試驗和動載試驗。3-1 荷載試驗的目的及主要內(nèi)容舊橋：（1）確定橋梁結(jié)構(gòu)的承載能力及營運條件； （2）分析橋梁病害原因及其變化規(guī)律。一、荷載試驗的目的：新建橋梁：（1）檢驗橋梁設(shè)計施工質(zhì)量； （2）判定橋梁結(jié)構(gòu)的實際承載力； （3）驗證橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計理論和設(shè)計方法。二、主要工作內(nèi)容：（1）明確荷載試驗的目的；（2）試驗準備工作；（3）荷載試驗的方案擬定(包括靜載試驗與動載試驗測試項目）（4）荷載試驗的測點設(shè)置與測試儀器、設(shè)備組配；（5）荷載試驗的加載等級控制與試驗過程安全控制；（6）試驗數(shù)據(jù)分析與結(jié)構(gòu)性能評定；（7）試驗報告編寫。三個階段：橋梁結(jié)構(gòu)的考察和試驗準備（1-2）

3、加載試驗與觀測（3-5） 測試結(jié)果的分析與評定（6-7）選擇試驗孔（墩）靜載試驗加載位置的放樣和加載位置的安排試驗人員組織及分工搭設(shè)腳手架和測試支架荷載試驗的準備工作其他準備工作一、試驗荷載工況的確定：1簡支梁橋試驗荷載工況 (1)主要工況 跨中最大正彎短工況 (2)附加工況 l4截面最大正彎短工況 支點最大剪力工況 橋墩最大豎向反力工況3懸臂梁橋(T形剛構(gòu)橋)試驗荷載工況 (1)主要工況 墩頂支點最大負彎矩工況 錨固孔跨中最大正彎矩工況 (2)附加工況 墩頂支點最大剪力工況 桂孔跨中最大正彎短工況 橋墩最大豎向反力工況4連續(xù)剛構(gòu)橋試驗荷載工況 (1)主要工況 主跨墩頂最大負彎矩工況 主跨跨中

4、最大正彎短工況 (2)附加工況 墩頂支點最大剪力工況 邊跨最大正彎短工況 橋墩(臺)最大反力工況2連續(xù)梁橋試驗荷載工況 (1)主要工況 主跨支點最大負彎矩工況 主跨跨中最大正彎矩工況 (2)附加工況 邊跨最大正彎矩工況 主跨橋墩最大豎向反力工況 主跨支點最大剪力工況加載方案與實施加載方案與實施一、試驗荷載工況的確定：5無鉸拱橋試驗荷載工況 (1)主要工況 拱頂最大正彎矩工況 拱腳最大負彎短工況 （2）附加工況 拱腳最大水平推力工況 l/4截面最大正彎短和最大負彎短工況 l/4截面正負撓度絕對值之和最大工況7、斜拉橋試驗荷載工況 (1)主些工況 主梁中兒跨中最大止彎距工況 主梁墩頂支點最大負彎短

5、工況 主塔塔頂縱橋向最大水平變位與塔腳截面最大彎矩工況 (2)附加工況 中孔跨中附近拉索最大拉力工況 主梁最大撓度工況 輔助墩最大豎向反力工況6、兩鉸拱橋試驗工況 (1)主要工況 拱頂最大正彎矩工況 拱腳最大水平推力工況 (2)附加工況 l/4截面最大正彎矩和最大負彎矩工況 l/4截面正負撓度絕對值之和最大工況二、試驗荷載等級的確定：(1)汽車和人群(標準設(shè)計荷載)；(2)掛車或履帶車(驗算荷載)(3)需通行的特殊重型車輛。 分別計算設(shè)計時所采用的控制荷載或由試驗目的所決定的荷載對結(jié)構(gòu)控制截面產(chǎn)生的內(nèi)力(或變形)的最不利值并進行比較，取其中最不利者對應的荷載作為控制荷載。 荷載試驗應盡量采用與

6、控制荷載相同的荷載，而組成控制荷載(標準設(shè)計荷載)的車輛是由運管車輛統(tǒng)計而得的概率模型。當客觀條件所限，采用的試驗荷載與控制荷載有差別時，為保證試驗效果，在選擇試驗荷載的大小和加載位置時采用靜載試驗效率q進行控制?？刂坪奢d加載設(shè)備的選擇可行式車輛、重物直接加載加載重物的稱量稱重法、體積法、綜合計算法軸重無論采用何種方法確定加載重力，均應做到準確可靠，其稱量誤差最大不得越過5%，最好能采用兩種稱量方法互相校核。靜載加載分級與控制 為了加載安全和了解結(jié)構(gòu)應變和變位隨試驗荷載增加的變化關(guān)系。1、分級控制的原則(1)當加載分級較為方便時，可按最大控制截面內(nèi)力荷載工況均分為45級。(2)當使用載重車加鼓

7、，車輛稱重有困難時也可分成3級加載。(3)當橋梁的調(diào)查和驗算工作不充分，或橋況較差，應盡量增多加載分級。如限于條件，加載分組較少時，應汁意每級加載時，車輛荷載應逐輛緩緩駛?cè)腩A定加載位置，必要時可在加載車輛未到達預定加就位置的分次對控制測點進行讀數(shù)監(jiān)控，以確保試驗安全。(4)在安排加載分級時，應注意加載過程中其他截面內(nèi)力亦應逐漸增加，且最大內(nèi)力不應超過控制荷載作用下的最不利內(nèi)力。(5)根據(jù)具體條件決定分級加載的方法最好每級加載后卸載，也可逐級加載，達到最大荷載后逐級卸載。加載方式及設(shè)備的選擇：2、車輛荷載加載分級的方法 （1）逐漸增加加載車輛數(shù) （2）先上輕車后上重車 （3）加載車位于內(nèi)力影響線

8、的不同部位 （4）加載車分次裝載重物 以上各法亦可綜合采用，以方便加載分級實施。3、加卸載的時間選擇 主要是考慮溫度變化對試驗引起的影響4、加載分組的計算 根據(jù)各荷載工況的加載分級，技彈性階段計算結(jié)構(gòu)各測點在不同荷載等級下的理論計算變位(或應變)，以便對加載試驗過程進行分析和控制。計算采用的材料彈性模量如已做材料試驗的用實測值，未做材料試驗的可按規(guī)范規(guī)定取值。測點的布置：1、主要測點的布設(shè) 布沒的測點不宜過多，但要保證觀測質(zhì)量。有條件時，同一測點可用不同的測試方法進行校對。一般情況下，對主要測點的布設(shè)應能控制結(jié)構(gòu)的最大應(應變)和最大撓度(或位移）。2、附加測點的布設(shè) 根據(jù)橋梁調(diào)查和檢算工作的

9、深度，綜合考慮結(jié)構(gòu)持點和橋梁目前狀況等可適當加設(shè)以下測點： （1）撓度沿橋長或沿控制裁面橋?qū)挿较蚍植迹?（2）應變沿控制截面橋?qū)挿较蚍植迹?（3）應變沿截面高度分布； （4）組合構(gòu)件的結(jié)合面上、下緣應變； （5）墩臺的沉降、水平位移與轉(zhuǎn)角，連拱橋多個墩臺的水平位移； （6）剪切應變； （7）其他結(jié)構(gòu)薄弱部位的應變； （8）裂縫的監(jiān)測3-3 靜載試驗儀器設(shè)備引出線電阻絲(絲柵)基底由試驗發(fā)現(xiàn)：l應變片F(xiàn)Fl+DlK電阻應變片的 靈敏度系數(shù)應變片：將力學量(應變)轉(zhuǎn)換為 電量(電阻)的傳感器電阻應變片種類：絲式(繞線式)、箔式、半導體式應變片的構(gòu)造 箔式應變片 900應變花 450應變花 1200

10、應變花 溫度穩(wěn)定觀測儀表的測讀與記錄裂縫觀測靜載試驗過程一、試驗觀測與記錄：簡述靜載試驗過程中混凝土裂縫觀測的基本步驟：裂縫觀測的內(nèi)容為結(jié)構(gòu)受拉力較大部位和舊橋原有較長、較寬的部位。在這些部位上應量測裂縫的長度、寬度，并在混凝土表面沿裂縫走向進行描繪。加載過程中觀測裂縫的長度及寬度變化情況。加載至最不利荷載及卸載后應對結(jié)構(gòu)裂縫進行全面檢查，尤其仔細檢查是否產(chǎn)生新的裂縫，并記錄。構(gòu)件裂縫圖繪制時，用坐標紙或方格紙按比例先作一個裂縫開展面的展開圖。然后，在展開圖上描出裂縫的長短、間距，注明“分級荷載/裂縫寬度”，試件方位、編號等。二、加載的實施與控制：1、加載程序 重物加載：按荷載分級（一般45級

11、）逐級加載，每級荷載堆放位置準確、整齊穩(wěn)定。荷載施加完畢后，逐級卸載。車輛加載：用車輛加載時，先由零載加至第一級荷載、卸載至零載；再由零載加至第二級何載，卸至零載，直至所有荷載施加完畢(有時為了確保試驗結(jié)果準確無誤，每一級荷載重復施加12次)。每一級荷載施加次序為縱向先施加重車，后施加前后標淮車；橫向先施加橋中心的車輛，后施加外側(cè)的車輛。靜載試驗過程2、加載穩(wěn)定時間控制 選擇一個控制點，每級加載（或卸載）后立即測讀一次，計算其與加載（或卸載）前測讀值之差值Sg，然后每隔2min測讀一次，計算2min前后讀數(shù)的差，并按下式計算相對讀數(shù)差值m：當m值小于1或小于量測儀器的最小分辯率時即認為結(jié)構(gòu)基本

12、穩(wěn)定。靜載試驗過程3、加載過程的觀察 4、終止加載的控制條件 發(fā)生下列情況應中途終止加載：(1)控制測點應力值已達到或超過用彈性理論按規(guī)范安全條件反算的控制應力值時；(2)控制測點變位(或撓度)超過規(guī)范允許值時；(3)由于加載使結(jié)構(gòu)裂縫的長度、寬度急劇增加，新裂縫大量出現(xiàn)，縫寬超過允許值的裂縫大量增多，對結(jié)構(gòu)使用壽命造成較大的影響時；(4)拱橋加載時，沿跨長方向的實測撓度曲線分布規(guī)律與計算值相差過大或?qū)崪y撓度超過計算值過多時；(5)發(fā)生其他損壞，影響橋梁承載能力或正常使用時。靜載試驗過程試驗資料的修正（1）測值修正（2）溫度影響修正（3）支點沉降影響修正各測點變位與應變計算總變位彈性變位殘余變

13、位應力計算試驗結(jié)果與理論分析結(jié)果的比較3-5 試驗數(shù)據(jù)分析及承載能力評定一、試驗數(shù)據(jù)分析：二、荷載試驗成果分析與承載能力評定：1、結(jié)構(gòu)工作狀況 校驗系數(shù)實測值與理論值的關(guān)系曲線相對殘余變位（或應變）動載性能2、結(jié)構(gòu)的強度及穩(wěn)定 3、地基基礎(chǔ) 4、結(jié)構(gòu)的剛度要求 5、裂縫三、靜載試驗報告編寫：橋梁試驗實例成橋試驗：云陽高架橋舊橋檢測：信陽公跨鐵3.6 橋梁動載測試范圍3.7 動載試驗的常用儀器設(shè)備3.8 橋梁動載試驗3.9 試驗數(shù)據(jù)整理和分析地基承載力試驗地基容許承載力的確定途徑：在地質(zhì)基本相同的條件下，參照鄰近結(jié)構(gòu)物地基容許承載力；根據(jù)現(xiàn)場荷載試驗或觸探試驗資料；按地基承載力理論公式計算；按現(xiàn)

14、行規(guī)范（JTJ024-85公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范）提供的經(jīng)驗計算；地基承載力試驗 橋涵地基的容許承載力可根據(jù)地質(zhì)勘測、原位測試、野外荷載試驗以及鄰近舊橋涵調(diào)查對比，同經(jīng)驗和理論公式計算綜合分析確定。當缺乏上述資料時可按JTJ024-85公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范推薦的方法確定地基容許承載力，對地質(zhì)和結(jié)構(gòu)復雜的橋涵地基應根據(jù)現(xiàn)場荷載試驗確定容許承載力。 地基承載力試驗按規(guī)范確定地基的容許承載力： 按規(guī)范提供的經(jīng)驗公式和參數(shù)確定地基容許承載力，它使確定地基土容許承載力的工作大為簡化。但規(guī)范僅對一般土質(zhì)條件作了規(guī)定，對一些特殊地基，如接近流動狀態(tài)的軟弱粘性土、含有大量有機質(zhì)土和鹽漬土等，以及對于

15、大的或較重要的工程，還應結(jié)合具體情況，綜合采用荷載試驗、現(xiàn)場標準貫入試驗及靜力觸探及理論計算等方法研究分析后確定。地基承載力試驗按規(guī)范確定地基的容許承載力步驟：1、確定土的類別名稱； 根據(jù)土的塑性指數(shù)、粒徑、工程地質(zhì)特性等，將地基土分為粘性土、砂類土、碎卵石類土、黃土、凍土及巖石六類2、確定土的狀態(tài)；（確定土層所處的天然松密和稠度狀況） 粘性土著人根據(jù)液性指數(shù)分為堅硬、半堅硬、硬塑、軟塑及流塑狀態(tài)；砂類土根據(jù)相對密度分為稍松、中等密實、密實狀態(tài)；碎卵石類土則按密實度分為密實、中等密實及松散狀態(tài)。3、確定土的容許承載力； 地基承載力試驗按規(guī)范確定地基的容許承載力步驟：當基礎(chǔ)最小邊寬超過2m或基礎(chǔ)

16、埋深超過3m，且h/b Dr0.3310-29松散稍松0.33 Dr0.205-9極松Dr0.205粘性土稠度狀態(tài)與錘擊數(shù)N和液性指數(shù)IL的關(guān)系 N35液性指數(shù)IL11-0.750.75-0.50.5-0.250.25-00稠度狀態(tài)流塑軟塑可塑可塑-硬塑硬塑堅硬鉆孔灌注樁泥漿選用及其指標要求鉆孔泥漿一般由水、粘土(或膨潤土)和添加劑按適當配合比配制而成，其性能指標可參照后表選用。直徑大于2.5m的大直徑鉆孔灌注樁對泥漿的要求較高，泥漿的選擇應根據(jù)鉆孔的工程地質(zhì)情況、孔位、鉆機性能、泥漿材料條件等確定。在地質(zhì)復雜，覆蓋層較厚，護筒下沉不到巖層的情況下，宜使用丙烯酰胺即PHP泥漿，此泥漿的特點是不

17、分散、低固相、高粘度。地下水位高或其流速大時，指標取高限，反之取低限；地質(zhì)狀態(tài)較好，孔徑或孔深較小的取低限，反之取高限；在不易坍塌的粘質(zhì)土層中，使用推鉆、沖抓、反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進時，可用清水提高水頭(2m)維護孔壁；若當?shù)厝狈?yōu)良粘質(zhì)土，遠運膨潤土亦很困難，調(diào)制不出合格泥漿時，可摻用添加劑改善泥漿性能，各種添加劑摻量可按JTJ041-2000公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范附錄C1選??；泥漿的各種性能指標測定方法見附錄C2。鉆孔灌注樁泥漿選用及其指標要求鉆、挖孔樁成孔質(zhì)量標準質(zhì)量檢驗及質(zhì)量標準鉆、挖孔在終孔和清孔后，應進行孔位、孔深檢驗?？讖健⒖仔魏蛢A斜度宜采用專用儀器測定，當缺乏專用儀器時，可采用外徑為鉆孔

18、樁鋼筋籠直徑加100mm(不得大于鉆頭直徑)，長度為46倍外徑的鋼筋檢孔器吊入鉆孔內(nèi)檢測。鉆、挖孔成孔的質(zhì)量標準見后表。注：清孔后的泥漿指標，是從樁孔的頂、中、底部分別取樣檢驗的平均值。本項指標的測定，限指大直徑樁或有特定要求的鉆孔樁。鉆、挖孔樁成孔質(zhì)量標準鉆孔樁清孔要求清孔要求1、鉆孔深度達到設(shè)計標高后，應對孔深、孔徑進行檢查，符合前表要求后方可清孔。2、清孔方法應根據(jù)設(shè)計要求、鉆孔方法、機具設(shè)備條件和地層情況決定。3、在吊人鋼筋骨架后，灌注水下混凝土之前，應再次檢查孔內(nèi)泥漿性能指標和孔底沉淀厚度，如超過規(guī)定，應進行第二次清孔，符合要求后方可灌注水下混凝土。清孔時應注意事項1、清孔方法有換漿

19、、抽漿、掏渣、空壓機噴射、砂漿置換等，可根據(jù)具體情況選擇使用。2、不論采用何種清孔方法，在清孔排渣時，必須注意保持孔內(nèi)水頭，防止坍孔。3、無論采用何種方法清孔，清孔后應從孔底提出泥漿試樣，進行性能指標試驗，試驗結(jié)果應符合前表的規(guī)定。灌注水下混凝土前，孔底沉淀土厚度應符合前表的規(guī)定。4、不得用加深鉆孔深度的方式代替清孔。 泥漿用粘質(zhì)土原料的性能要求一般可選用塑性指數(shù)大于25，0.074mm通過率大于50%的粘質(zhì)土調(diào)制泥漿。當缺少上述性能的粘質(zhì)土時，可用性能略差的粘質(zhì)土，并摻入30%的塑性指數(shù)大于25的粘質(zhì)土。 當采用性質(zhì)較差的粘質(zhì)土調(diào)制的泥漿其性能不符合要求時，可在泥漿中摻入碳酸鈉、氫氧化鈉或膨潤土粉末，以提高泥漿性能指標。摻入量與原泥漿的性能有關(guān)，宜經(jīng)過試驗決定，一般碳酸鈉的摻入量約為孔中泥漿土量的0.1%-0.4%。泥漿各指標測試方法使用儀器：泥漿測試箱（套裝）泥漿相對密度： 可使用泥漿比重計測試，將要測的泥漿