道橋試驗(yàn)檢測技術(shù)課件第六講

1、道路與橋梁工程試驗(yàn)檢測技術(shù)第六講：橋梁荷載試驗(yàn)及基礎(chǔ)檢測本講內(nèi)容3.1 荷載試驗(yàn)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(yàn)3.6 橋梁動載測試范圍3.3 靜載試驗(yàn)儀器設(shè)備3.5 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析及橋梁承載能力評定3.7 動載試驗(yàn)的常用儀器設(shè)備3.8 橋梁動載試驗(yàn)3.9 試驗(yàn)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(shí)測題：電阻應(yīng)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(yàn)的目的及主要內(nèi)容荷載試驗(yàn)?zāi)康模汉奢d試驗(yàn)的準(zhǔn)備工作。荷載試驗(yàn)的主要內(nèi)容。橋梁荷載試驗(yàn)就是對橋梁結(jié)構(gòu)物進(jìn)行直接加載測試的一種特殊的科學(xué)試驗(yàn)工作。橋

2、梁荷載試驗(yàn)分為靜載試驗(yàn)和動載試驗(yàn)。3-1 荷載試驗(yàn)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(yùn)條件； （2）分析橋梁病害原因及其變化規(guī)律。一、荷載試驗(yàn)的目的：新建橋梁：（1）檢驗(yàn)橋梁設(shè)計施工質(zhì)量； （2）判定橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)際承載力； （3）驗(yàn)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(yàn)的目的；（2）試驗(yàn)準(zhǔn)備工作；（3）荷載試驗(yàn)的方案擬定(包括靜載試驗(yàn)與動載試驗(yàn)測試項目）（4）荷載試驗(yàn)的測點(diǎn)設(shè)置與測試儀器、設(shè)備組配；（5）荷載試驗(yàn)的加載等級控制與試驗(yàn)過程安全控制；（6）試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析與結(jié)構(gòu)性能評定；（7）試驗(yàn)報告編寫。三個階段：橋梁結(jié)構(gòu)的考察和試驗(yàn)準(zhǔn)備（1-2）

3、加載試驗(yàn)與觀測（3-5） 測試結(jié)果的分析與評定（6-7）選擇試驗(yàn)孔（墩）靜載試驗(yàn)加載位置的放樣和加載位置的安排試驗(yàn)人員組織及分工搭設(shè)腳手架和測試支架荷載試驗(yàn)的準(zhǔn)備工作其他準(zhǔn)備工作一、試驗(yàn)荷載工況的確定：1簡支梁橋試驗(yàn)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(diǎn)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(yàn)荷載工況 (1)主要工況 墩頂支點(diǎn)最大負(fù)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(diǎn)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(yàn)荷載工況 (1)主要工況 主跨墩頂最大負(fù)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(diǎn)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(yàn)荷載工況 (1)主要工況 主跨支點(diǎn)最大負(fù)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(diǎn)最大剪力工況加載方案與實(shí)施加載方案與實(shí)施一、試驗(yàn)荷載工況的確定：5無鉸拱橋試驗(yàn)荷載工況 (1)主要工況 拱頂最大正彎矩工況 拱腳最大負(fù)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(fù)彎短工況 l/4截面正負(fù)撓度絕對值之和最大工況7、斜拉橋試驗(yàn)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(diǎn)最大負(fù)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(yàn)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(fù)彎矩工況 l/4截面正負(fù)撓度絕對值之和最大工況二、試驗(yàn)荷載等級的確定：(1)汽車和人群(標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計荷載)；(2)掛車或履帶車(驗(yàn)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(yàn)?zāi)康乃鶝Q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(jìn)行比較，取其中最不利者對應(yīng)的荷載作為控制荷載。 荷載試驗(yàn)應(yīng)盡量采用與

6、控制荷載相同的荷載，而組成控制荷載(標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計荷載)的車輛是由運(yùn)管車輛統(tǒng)計而得的概率模型。當(dāng)客觀條件所限，采用的試驗(yàn)荷載與控制荷載有差別時，為保證試驗(yàn)效果，在選擇試驗(yàn)荷載的大小和加載位置時采用靜載試驗(yàn)效率q進(jìn)行控制。控制荷載加載設(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?zé)o論采用何種方法確定加載重力，均應(yīng)做到準(zhǔn)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(yīng)變和變位隨試驗(yàn)荷載增加的變化關(guān)系。1、分級控制的原則(1)當(dāng)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(dāng)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(dāng)橋梁的調(diào)查和驗(yàn)算工作不充分，或橋況較差，應(yīng)盡量增多加載分級。如限于條件，加載分組較少時，應(yīng)汁意每級加載時，車輛荷載應(yīng)逐輛緩緩駛?cè)腩A(yù)定加載位置，必要時可在加載車輛未到達(dá)預(yù)定加就位置的分次對控制測點(diǎn)進(jìn)行讀數(shù)監(jiān)控，以確保試驗(yàn)安全。(4)在安排加載分級時，應(yīng)注意加載過程中其他截面內(nèi)力亦應(yīng)逐漸增加，且最大內(nèi)力不應(yīng)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(dá)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(shí)施。3、加卸載的時間選擇 主要是考慮溫度變化對試驗(yàn)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(diǎn)在不同荷載等級下的理論計算變位(或應(yīng)變)，以便對加載試驗(yàn)過程進(jìn)行分析和控制。計算采用的材料彈性模量如已做材料試驗(yàn)的用實(shí)測值，未做材料試驗(yàn)的可按規(guī)范規(guī)定取值。測點(diǎn)的布置：1、主要測點(diǎn)的布設(shè) 布沒的測點(diǎn)不宜過多，但要保證觀測質(zhì)量。有條件時，同一測點(diǎn)可用不同的測試方法進(jìn)行校對。一般情況下，對主要測點(diǎn)的布設(shè)應(yīng)能控制結(jié)構(gòu)的最大應(yīng)(應(yīng)變)和最大撓度(或位移）。2、附加測點(diǎn)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(diǎn)和橋梁目前狀況等可適當(dāng)加設(shè)以下測點(diǎn)： （1）撓度沿橋長或沿控制裁面橋?qū)挿较蚍植迹?（2）應(yīng)變沿控制截面橋?qū)挿较蚍植迹?（3）應(yīng)變沿截面高度分布； （4）組合構(gòu)件的結(jié)合面上、下緣應(yīng)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(yīng)變； （7）其他結(jié)構(gòu)薄弱部位的應(yīng)變； （8）裂縫的監(jiān)測3-3 靜載試驗(yàn)儀器設(shè)備引出線電阻絲(絲柵)基底由試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：l應(yīng)變片F(xiàn)Fl+DlK電阻應(yīng)變片的 靈敏度系數(shù)應(yīng)變片：將力學(xué)量(應(yīng)變)轉(zhuǎn)換為 電量(電阻)的傳感器電阻應(yīng)變片種類：絲式(繞線式)、箔式、半導(dǎo)體式應(yīng)變片的構(gòu)造 箔式應(yīng)變片 900應(yīng)變花 450應(yīng)變花 1200

10、應(yīng)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(yàn)過程一、試驗(yàn)觀測與記錄：簡述靜載試驗(yàn)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(yīng)量測裂縫的長度、寬度，并在混凝土表面沿裂縫走向進(jìn)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(yīng)對結(jié)構(gòu)裂縫進(jìn)行全面檢查，尤其仔細(xì)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(biāo)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(shí)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(zhǔn)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(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確無誤，每一級荷載重復(fù)施加12次)。每一級荷載施加次序?yàn)榭v向先施加重車，后施加前后標(biāo)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(yàn)過程2、加載穩(wěn)定時間控制 選擇一個控制點(diǎn)，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(dāng)m值小于1或小于量測儀器的最小分辯率時即認(rèn)為結(jié)構(gòu)基本

12、穩(wěn)定。靜載試驗(yàn)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(yīng)中途終止加載：(1)控制測點(diǎn)應(yīng)力值已達(dá)到或超過用彈性理論按規(guī)范安全條件反算的控制應(yīng)力值時；(2)控制測點(diǎn)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(shí)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(yàn)過程試驗(yàn)資料的修正（1）測值修正（2）溫度影響修正（3）支點(diǎn)沉降影響修正各測點(diǎn)變位與應(yīng)變計算總變位彈性變位殘余變

13、位應(yīng)力計算試驗(yàn)結(jié)果與理論分析結(jié)果的比較3-5 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析及承載能力評定一、試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析：二、荷載試驗(yàn)成果分析與承載能力評定：1、結(jié)構(gòu)工作狀況 校驗(yàn)系數(shù)實(shí)測值與理論值的關(guān)系曲線相對殘余變位（或應(yīng)變）動載性能2、結(jié)構(gòu)的強(qiáng)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(yàn)報告編寫：橋梁試驗(yàn)實(shí)例成橋試驗(yàn)：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(yàn)的常用儀器設(shè)備3.8 橋梁動載試驗(yàn)3.9 試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理和分析地基承載力試驗(yàn)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(yàn)或觸探試驗(yàn)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(yàn)計算；地基承載力試驗(yàn) 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(yàn)以及鄰近舊橋涵調(diào)查對比，同經(jīng)驗(yàn)和理論公式計算綜合分析確定。當(dāng)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(fù)雜的橋涵地基應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場荷載試驗(yàn)確定容許承載力。 地基承載力試驗(yàn)按規(guī)范確定地基的容許承載力： 按規(guī)范提供的經(jīng)驗(yàn)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(jī)質(zhì)土和鹽漬土等，以及對于

15、大的或較重要的工程，還應(yīng)結(jié)合具體情況，綜合采用荷載試驗(yàn)、現(xiàn)場標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)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(yàn)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(shí)、密實(shí)狀態(tài)；碎卵石類土則按密實(shí)度分為密實(shí)、中等密實(shí)及松散狀態(tài)。3、確定土的容許承載力； 地基承載力試驗(yàn)按規(guī)范確定地基的容許承載力步驟：當(dāng)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(biāo)要求鉆孔泥漿一般由水、粘土(或膨潤土)和添加劑按適當(dāng)配合比配制而成，其性能指標(biāo)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(yīng)根據(jù)鉆孔的工程地質(zhì)情況、孔位、鉆機(jī)性能、泥漿材料條件等確定。在地質(zhì)復(fù)雜，覆蓋層較厚，護(hù)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(diǎn)是不

17、分散、低固相、高粘度。地下水位高或其流速大時，指標(biāo)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(jìn)時，可用清水提高水頭(2m)維護(hù)孔壁；若當(dāng)?shù)厝狈?yōu)良粘質(zhì)土，遠(yuǎn)運(yùn)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?。荒酀{的各種性能指標(biāo)測定方法見附錄C2。鉆孔灌注樁泥漿選用及其指標(biāo)要求鉆、挖孔樁成孔質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量檢驗(yàn)及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)鉆、挖孔在終孔和清孔后，應(yīng)進(jìn)行孔位、孔深檢驗(yàn)?？讖健⒖仔魏蛢A斜度宜采用專用儀器測定，當(dāng)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(biāo)準(zhǔn)見后表。注：清孔后的泥漿指標(biāo)，是從樁孔的頂、中、底部分別取樣檢驗(yàn)的平均值。本項指標(biāo)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(biāo)準(zhǔn)鉆孔樁清孔要求清孔要求1、鉆孔深度達(dá)到設(shè)計標(biāo)高后，應(yīng)對孔深、孔徑進(jìn)行檢查，符合前表要求后方可清孔。2、清孔方法應(yīng)根據(jù)設(shè)計要求、鉆孔方法、機(jī)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(yīng)再次檢查孔內(nèi)泥漿性能指標(biāo)和孔底沉淀厚度，如超過規(guī)定，應(yīng)進(jìn)行第二次清孔，符合要求后方可灌注水下混凝土。清孔時應(yīng)注意事項1、清孔方法有換漿

19、、抽漿、掏渣、空壓機(jī)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(yīng)從孔底提出泥漿試樣，進(jìn)行性能指標(biāo)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)符合前表的規(guī)定。灌注水下混凝土前，孔底沉淀土厚度應(yīng)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(dāng)缺少上述性能的粘質(zhì)土?xí)r，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(dāng)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(biāo)。摻入量與原泥漿的性能有關(guān)，宜經(jīng)過試驗(yàn)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(biāo)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