橋梁荷載試驗(yàn)簡介T35

橋梁荷載試驗(yàn)簡介廣州穗監(jiān)工程質(zhì)量安全檢測中心余海風(fēng)結(jié)構(gòu)部2009.2一、橋梁荷載試驗(yàn)的概念主要內(nèi)容二、橋梁荷載試驗(yàn)的目的

三、荷載試驗(yàn)的主要內(nèi)容四、橋梁荷載試驗(yàn)的主要儀器設(shè)備

五、橋梁荷載試驗(yàn)需要注意的主要問題

隨著公路運(yùn)輸事業(yè)的飛速發(fā)展，公路建設(shè)進(jìn)入一個(gè)前所未有的大發(fā)展階段，我國依靠自己的力量，建成了不同結(jié)構(gòu)形式的大跨度懸索橋、斜拉橋、拱橋、連續(xù)剛構(gòu)橋等等，這些橋梁技術(shù)復(fù)雜，科技含量高，施工難度大，表明我國橋梁建設(shè)技術(shù)水平已經(jīng)邁入世界先進(jìn)行列。這些大量新建橋梁，尤其是新型結(jié)構(gòu)特大橋，檢驗(yàn)其施工質(zhì)量最有效、最直接的方法就是進(jìn)行荷載試驗(yàn)。同時(shí)隨著大量低等級(jí)公路市政橋梁被改建或者擴(kuò)建，這些服役幾十年的橋梁能否繼續(xù)使用已經(jīng)成為管理決策部門關(guān)注的一件大事。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，上世紀(jì)70年代以前修建的大量低標(biāo)準(zhǔn)橋梁已達(dá)到或者接近設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期，在各種不利因素的長期影響下橋梁結(jié)構(gòu)性能可能發(fā)生巨大的變化，有些橋梁已出現(xiàn)不同程度的損傷，甚至其承載能力已大大降低而逐漸演變成為危橋，對(duì)這類橋梁急需加以綜合評(píng)定，以便采取相應(yīng)的技術(shù)改造措施或拆除重建等處理方案，而對(duì)現(xiàn)役橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行承載能力評(píng)定最有效最直接的方法也就是橋梁荷載試驗(yàn)。

橋梁荷載試驗(yàn)按荷載性質(zhì)分為靜載和動(dòng)載試驗(yàn)兩個(gè)部分：橋梁靜載試驗(yàn)是將靜止的荷載作用在橋梁的指定位置上，檢測橋梁結(jié)構(gòu)的靜力位移、靜力應(yīng)變、裂縫、沉降等靜態(tài)參量的試驗(yàn)項(xiàng)目，然后根據(jù)相關(guān)規(guī)范和規(guī)程的指標(biāo)，判斷橋梁結(jié)構(gòu)的承載能力以及在荷載作用下的工作性能。一、橋梁荷載試驗(yàn)的概念

橋梁動(dòng)載試驗(yàn)則是利用某種激振方法激起橋梁結(jié)構(gòu)的振動(dòng)，測定橋梁結(jié)構(gòu)的固有頻率、阻尼比、動(dòng)力沖擊系數(shù)、動(dòng)力響應(yīng)（加速度、動(dòng)撓度）等動(dòng)態(tài)參量的試驗(yàn)項(xiàng)目，從而宏觀的判斷橋梁結(jié)構(gòu)的整體剛度與運(yùn)營性能。

橋梁荷載試驗(yàn)又可根據(jù)測試對(duì)象的不同，分為現(xiàn)場橋梁試驗(yàn)和室內(nèi)橋梁模型（或部件）試驗(yàn)，前者多用于既有橋梁檢定，后者多用于重要的或新型橋梁的設(shè)計(jì)階段，必要時(shí)還可做模型或部件的破壞性試驗(yàn)。

二、橋梁荷載試驗(yàn)的目的

1）檢驗(yàn)橋梁設(shè)計(jì)與施工質(zhì)量對(duì)于一些新建的大、中型橋梁或者具有特殊設(shè)計(jì)的橋梁，在設(shè)計(jì)施工過程中必然會(huì)遇到許多新的問題，為保證橋梁建設(shè)質(zhì)量，施工過程中往往要求作施工監(jiān)控。在竣工后一般還要求進(jìn)行荷載試驗(yàn)，以檢驗(yàn)橋梁整體受力性能和承載能力是否達(dá)到設(shè)計(jì)文件和規(guī)范的要求，并把試驗(yàn)結(jié)果作為評(píng)定工程質(zhì)量優(yōu)劣的主要技術(shù)資料和依據(jù)。

2）判斷橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)際承載能力舊橋由于構(gòu)件局部發(fā)生意外損傷，使用過程中產(chǎn)生明顯病害，設(shè)計(jì)荷載等級(jí)偏低、原有設(shè)計(jì)資料遺失以及需要通過特種車輛等原因，都有必要通過荷載試驗(yàn)判定構(gòu)件損傷程度及其承載力、受力性能的下降幅度，確定其運(yùn)營荷載等級(jí)。同時(shí)，荷載試驗(yàn)也是改建、加固設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。3）驗(yàn)證橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論和設(shè)計(jì)方法對(duì)于橋梁工程中的新結(jié)構(gòu)、新材料和新工藝，應(yīng)通過荷載試驗(yàn)驗(yàn)證橋梁的計(jì)算圖式是否正確，材料性能是否與理論相符，施工工藝是否達(dá)到預(yù)期目的。對(duì)相關(guān)理論問題的深入研究，往往也需要大量荷載試驗(yàn)的實(shí)測數(shù)據(jù)。第一一階階段段考考察察和和準(zhǔn)準(zhǔn)備備階階段段第二二階階段段加加載載試試驗(yàn)驗(yàn)和和觀觀測測階階段段第三三階階段段分分析析及及總總結(jié)結(jié)階階段段三、荷載載試試驗(yàn)驗(yàn)的的主主要要內(nèi)內(nèi)容容1、試試驗(yàn)驗(yàn)孔孔（（墩墩））的的選選擇擇對(duì)于于多多孔孔橋橋梁梁，，一一般般同同一一跨跨徑徑選選擇擇一一孔孔（（或或墩墩））進(jìn)進(jìn)行行加加載載試試驗(yàn)驗(yàn)。。選選擇擇時(shí)時(shí)應(yīng)應(yīng)綜綜合合考考慮慮以以下下因因素素：：（1）該該孔孔（（或或墩墩））計(jì)計(jì)算算受受力力最最不不利利；；（2）該該孔孔（（或或墩墩））施（3）該孔（或墩）便于搭設(shè)腳手架，便于設(shè)置測點(diǎn)或便于實(shí)施加載。選擇試驗(yàn)孔的工作與制定計(jì)劃前的調(diào)查工作結(jié)合進(jìn)行。2、加加載載方方案案的的制制定定在選選擇擇了了加加載載孔孔（（或或墩墩））后后，，需需進(jìn)進(jìn)行行具具體體加加載載方方案案的的分分析析和和計(jì)

（1）荷b）連連續(xù)續(xù)梁梁橋橋主跨跨跨跨中中最最大大正正彎彎矩矩工工況況主跨跨支支點(diǎn)點(diǎn)負(fù)負(fù)彎彎矩矩工工況況主跨跨橋橋墩墩最最大大豎豎向向主跨支點(diǎn)最大剪力工況邊跨最大正彎矩工況

c）懸懸臂臂支點(diǎn)（墩頂）最大負(fù)彎矩工況錨固孔跨中最大正彎矩工況支點(diǎn)（墩頂）最大剪力工況掛孔跨中正彎矩工況d）無無鉸鉸拱拱橋橋跨中中最最大大正正彎彎矩矩工工況況拱腳腳最最大大負(fù)負(fù)彎彎矩矩拱腳最大推力工況正負(fù)撓度絕對(duì)值之和最大工況e）剛剛架架橋橋（（包包括括斜拱式組合體系）跨中截面最大彎矩工況柱腿截面最大應(yīng)力工況支點(diǎn)附近截面最大應(yīng)力工況（2）試試驗(yàn)驗(yàn)荷荷載載等等級(jí)級(jí)的的確確定定①控控制制荷荷載載的的確確定定為了了保保證證試試驗(yàn)驗(yàn)的的控制荷載，控制橋梁設(shè)計(jì)的荷載有下列幾種：

a.汽車和人群（標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)荷載）b.掛車或履帶車（標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)荷載）c.需通行的特殊重型車輛分別計(jì)算以上幾種荷載對(duì)結(jié)構(gòu)控制截面產(chǎn)生的內(nèi)力（或變形）的最不利值，進(jìn)行比較，取其最不利者對(duì)應(yīng)的荷載為控制荷載。為了達(dá)到理想的試驗(yàn)效果，一般要求加載試驗(yàn)所用荷載根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)荷載的最不利效應(yīng)值進(jìn)行等效換算，使試驗(yàn)荷載在主要控制截面產(chǎn)生的計(jì)算效應(yīng)與其相近，其接近程度一般用靜載試驗(yàn)效率ηq來表示：對(duì)于病害比較明顯的舊橋，為確保荷載試驗(yàn)過程中的安全，需按照相關(guān)規(guī)范對(duì)舊橋的承載能力進(jìn)行檢算，初步確定當(dāng)前橋梁結(jié)構(gòu)的承載力，保證試驗(yàn)荷載效應(yīng)不超過結(jié)構(gòu)承載力，進(jìn)而合理確定荷載試驗(yàn)的靜載試驗(yàn)效率系數(shù)。③靜載加載分分級(jí)與控制制為了加載的的安全和了了解結(jié)構(gòu)應(yīng)應(yīng)變和變位位隨荷載增增加的變化化關(guān)系，3、搭設(shè)腳手手架和測試試支架腳手架和測測試支架應(yīng)應(yīng)該分開搭搭設(shè)互不影影響，腳手手架和測試試支架應(yīng)有有足夠的強(qiáng)強(qiáng)度、剛度度和穩(wěn)定性性。腳手架架應(yīng)保證工工作人員的的安全、方方便操作。。測試支架架要滿足儀儀表安裝的的需要，且且保證在試試驗(yàn)時(shí)不受受干擾。橋橋下凈空較較高，不易易搭設(shè)腳手手架時(shí)可采采用輕便活活動(dòng)吊架。。如有需要要還須設(shè)置置遮擋陽光光的設(shè)備，，雨季還須須采取措施施防雨防水水。4、靜載試驗(yàn)驗(yàn)加載位置置的放樣和和卸載位置置的安排靜載試驗(yàn)前應(yīng)在橋面上對(duì)加載位置進(jìn)行放樣，以便于加載試驗(yàn)的順利進(jìn)行。如加載工況較多，可預(yù)先放樣，且標(biāo)識(shí)工況名稱以區(qū)分不同加載工況時(shí)的荷載位置。靜載試驗(yàn)荷載卸載的安放位置應(yīng)預(yù)先安排。卸載位置的選擇既要考慮加卸載方便，離加載位置近些，又要使安放的荷載不影響試驗(yàn)孔（或墩）的受力，一般可將荷載安放在橋臺(tái)后一段距離處。對(duì)于多孔橋，如有必要可將荷載停放在橋孔上，一般應(yīng)停放在距試驗(yàn)孔較遠(yuǎn)處以不影響試驗(yàn)觀測為度。5、試驗(yàn)人員員組織和分分工橋梁的荷6、其它準(zhǔn)備備工作加載試驗(yàn)的的安全設(shè)施施、供電照照明設(shè)施、、通訊聯(lián)絡(luò)絡(luò)設(shè)施、橋橋面交通管管制等工作作應(yīng)根據(jù)荷荷載試驗(yàn)的的需要進(jìn)行行準(zhǔn)備。在完成準(zhǔn)備備工作后，，即可進(jìn)行行試驗(yàn)加載載和觀測。。加載試驗(yàn)驗(yàn)應(yīng)在現(xiàn)場場指揮的統(tǒng)統(tǒng)一指揮下下有秩序進(jìn)進(jìn)行，現(xiàn)場場總指揮應(yīng)應(yīng)檢查不同同分工的測測試人員是是否各司其其職，交通通管理、加加載（或司司機(jī)）和聯(lián)聯(lián)絡(luò)人員是是否到位，，加載設(shè)備備、通訊設(shè)設(shè)備和電源源（包括備備用電源））是否準(zhǔn)備備妥當(dāng)，加加載位置測測點(diǎn)放樣和和測試儀器器安裝是否否正確。然然后利用過過往車輛對(duì)對(duì)各測點(diǎn)進(jìn)進(jìn)行預(yù)先演演練，觀察察其規(guī)律性性，使整個(gè)個(gè)測試系進(jìn)進(jìn)入正常工工作狀態(tài)。。然后記錄錄氣候天氣氣情況和試試驗(yàn)開始時(shí)時(shí)間，進(jìn)行行正式試驗(yàn)驗(yàn)。第二階段加加載通過靜載試試驗(yàn)得到的的原始數(shù)據(jù)據(jù)、文字和和圖像描述述材料是荷荷載試驗(yàn)最最重要的資資料。雖然然它們是可可靠的，但但這些原始始資料數(shù)量量龐大，不不直觀，不不能直接用用于評(píng)定承承載能力，，故進(jìn)行承承載能力評(píng)評(píng)定前必須須對(duì)它們進(jìn)進(jìn)行分析處處理，得出出直接進(jìn)行行承載能力力評(píng)定的指指標(biāo)，以滿滿足承載力力評(píng)定的需需要。第三階段分分析及及總結(jié)階段段動(dòng)載試驗(yàn)橋梁結(jié)構(gòu)的的動(dòng)力荷載載試驗(yàn)是研研究橋梁結(jié)結(jié)構(gòu)的自振振特性和車車輛動(dòng)力荷荷載與橋梁梁結(jié)構(gòu)的聯(lián)聯(lián)合振動(dòng)特特性。這些些測試結(jié)果果是判斷橋橋梁結(jié)構(gòu)運(yùn)運(yùn)營狀況和和承載特性性的重要指指標(biāo)。主要要試驗(yàn)項(xiàng)目目包括：（1）橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)動(dòng)力反應(yīng)應(yīng)的測定，，包括動(dòng)位位移、動(dòng)應(yīng)應(yīng)力和沖擊擊系數(shù)等；；（2）測定橋跨跨結(jié)構(gòu)的自自振特性，，包括自振振頻率、振振型和阻尼尼特性等；；（3）測定動(dòng)荷荷載本身的（4）疲勞性能能試驗(yàn)：主主要測試結(jié)結(jié)構(gòu)和構(gòu)件件的疲勞性性能。動(dòng)力荷載試試驗(yàn)一般動(dòng)力荷載試試驗(yàn)一般主主要通過跑跑車、跳車車、剎車和（1）跑車：試驗(yàn)車輛以不同的時(shí)速通過測試橋梁；（2）跳車：在預(yù)定激振位置放置一塊15cm高直角三角木，試驗(yàn)車輛以不同的速度行駛，后輪越過三角木后立即剎車；（3）剎車：車輛緊急制動(dòng)；（4）脈動(dòng)試驗(yàn)：橋梁空載工況下，受風(fēng)、地面微振等環(huán)境因素的影響，橋梁所受的激勵(lì)是平穩(wěn)的各態(tài)歷經(jīng)寬帶隨機(jī)激勵(lì)，結(jié)構(gòu)響應(yīng)的主諧量，是在其固有頻率附近的微振動(dòng)，通過拾振器、放大器放大近萬倍，記錄橋梁受環(huán)境影響下的振動(dòng)時(shí)程曲線，通常稱脈動(dòng)試驗(yàn)。

四、橋梁荷載試試驗(yàn)的主要要儀器設(shè)備備檢測儀器與設(shè)備檢測項(xiàng)目東華靜態(tài)應(yīng)變測試系統(tǒng)DH3816長、短標(biāo)距應(yīng)變片應(yīng)力測試電測位移計(jì)（YHD-100）光電撓度儀