銅黃K通道橋荷載實驗報告

SXGSJC/BG-QL-2005-01銅黃一級公路K124+700通道橋檢測報告陜西高速公路工程試驗檢測有限公司2005年7月26日銅黃一級公路K124+700通道橋檢測報告報告:審核:簽發(fā):陜西高速公路工程試驗檢測有限公司2005年7月26日目錄HYPERLINK\l"_Toc110148585"1概述4HYPERLINK\l"_Toc110148586"2檢測依據4HYPERLINK\l"_Toc110148587"3檢測目的和內容5HYPERLINK\l"_Toc110148588"3.1檢測目的5HYPERLINK\l"_Toc110148589"3.2檢測內容5HYPERLINK\l"_Toc110148590"4檢測方法5HYPERLINK\l"_Toc110148591"4.1外觀檢查方法5HYPERLINK\l"_Toc110148592"4.2荷載試驗方法6HYPERLINK\l"_Toc110148593"5荷載試驗實施過程6HYPERLINK\l"_Toc110148594"5.1靜載試驗實施過程6HYPERLINK\l"_Toc110148600"5.2動載試驗實施過程11HYPERLINK\l"_Toc110148601"6結構計算與測試結果11HYPERLINK\l"_Toc110148602"6.1靜載計算與實測結果11HYPERLINK\l"_Toc110148603"6.2動載計算與實測結果17HYPERLINK\l"_Toc110148604"7檢測結果及結論17HYPERLINK\l"_Toc110148605"7.1燒損狀況檢測結果：17HYPERLINK\l"_Toc110148606"7.2荷載試驗結果18HYPERLINK\l"_Toc110148607"8建議21銅黃一級公路K124+700通道橋承載能力檢測報告1概述K124+700通道橋位于銅黃一級公路左幅蒿莊梁隧道出口約500米處，該橋上部結構為單孔16米空心板梁橋，橋面寬度為2×0.5米（防護欄）+18米（行車道）；下部結構為薄壁橋臺。設計荷載為汽車-超20級、掛車120。該通道橋于2005年7月18日因油罐車漏油起火使板梁底部和1號臺身遭受大火燒損，導致多片板梁底部和1號臺身混凝土剝落、鋼筋外露，使該橋存在極大的安全隱患。為確定燒損對該橋的承載能力的影響程度，為橋梁維修或加固提供依據，受陜西省高速公路建設集團公司銅黃分公司委托，陜西高速公路工程試驗檢測有限公司于2005年7月22日對該橋燒損狀況和承載力進行了檢測。外業(yè)檢測工作在銅黃分公司的大力支持和配合下順利完成，在此我們表示感謝。現就檢測情況報告如下：2檢測依據(1)銅黃一級公路K124+700通道橋竣工圖[R].(2)交通部.公路橋涵設計通用規(guī)范（JTJ021-89）[S].(3)交通部.公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范(JTJ023-85)[S].(4)交通部第二公路勘察設計院.公路舊橋承載能力鑒定辦法(試行)[R].1988.(5)交通部公路科研院.大跨徑混凝土橋梁的試驗方法(最終建議)[R].1988.3檢測目的和內容3.1檢測目的通過外觀檢查，查明燒傷損壞部位和損壞程度；通過靜力荷載試驗，評價橋梁結構的強度、剛度；通過動力荷載試驗，評價橋梁結構的動力性能。綜合上述檢測結果，為該橋維修和加固提供依據。3.2檢測內容(1)檢查臺身、板梁和支座的損壞部位和損壞程度；(2)靜力荷載作用下板梁控制截面砼的拉應變、撓度和裂縫開展情況；(3)動力荷載作用下橋梁結構的自振特性，包括振動頻率和阻尼特性。4檢測方法4.1外觀檢檢查方法臺身和板梁底部部燒損病害害采取近距距離查看并并進行量測測。支座燒燒損程度采采用梯子和和手電逐個個察看。4.2荷載試試驗方法靜載試驗方法：：在測試位位置安裝位位移計和應應變計，測測試橋梁結結構在靜活活載作用下下的變形和和應力。動載測試方法：：在測試位位置安裝拾拾振器，測測試結構在在激振荷載載下的自振振頻率。5荷載試驗實施過過程5.1靜載試試驗實施過過程5.1.1測測試截面和和測點位置置根據《大跨徑混混凝土橋梁梁的試驗方方法》和《公公路舊橋承承載能力鑒鑒定辦法》的的建議，測測試截面選選取該橋跨跨中截面，如如圖1所示。圖1測試截面位置圖1測試截面位置圖8m8m0號臺1號墩測試截面銅川黃陵為了測試板梁在在試驗荷載載下的應力力(應變)狀況，在在該橋跨中中每片板梁梁底板各布布置一個應應變測點，共共計19個應變測測點（不計計補償片），具具體位置和和編號見圖圖2。為了測量板梁在在試驗荷載載下的變形形情況，在在該橋跨中中每片板梁梁底板間隔隔安裝機電電百分表，共共計9個位移測測點，具體體位置見圖圖2。西東圖2應變與撓撓度測點位位置圖西東5.1.2試試驗荷載根據《大跨徑混混凝土橋梁梁的試驗方方法》和《公公路舊橋承承載能力鑒鑒定辦法》中中的規(guī)定，靜靜力試驗荷荷載的效率率系數η的建議取取值范圍為為：1.05≥η≥≥0.8經過計算確定，本本次試驗采采用3輛載重汽汽車，總重重108..42噸。試驗驗前對每輛輛車都進行行稱重，記記錄下各輛輛車的實際際軸重、總總重、輪間間距和軸間間距，詳見見表-1。應力分分析計算過過程中的車車輛荷載都都是按實際際的軸距、輪輪距和車重重取值的。試驗用車車輛的參數數表表-1車號重量（噸噸）軸間距(米)前軸重后軸重總重前—后陜B0820012.6623.0035.664.6陜B0081612.7624.0036.765.4陜D1273312.0024.0036.004.7平均值12.4723.6736.14--5.1.3主要要測試儀器器撓度量測采用機機電百分表表，應變量量測采用電電阻應變片片，兩者通通過DH-33815應變測試試系統(tǒng)完成成所有應變變和撓度測測量和記錄錄任務。裂縫觀測采用刻刻度放大鏡鏡和塞尺。5.1.4試驗驗工況和加加載方法靜載試驗分為33種試驗工工況，各工況均均采用三輛輛車加載。各各工況中汽汽車荷載的的位置如下下：工況1：最大正應力中中載工況，順順橋向按正正彎矩和撓撓度的最不不利位置布布載，橫橋橋向對稱布布載（如圖圖3所示）。工況2：最大正應力左左偏載工況況，順橋向向布載位置置與工況1相同，橫橫橋向為偏偏左布載（如如圖4所示）。工況3：最大正應力右右偏載工況況，順橋向向布載位置置與工況1相同，橫橫橋向為偏偏右布載（如如圖5所示）。上述各工況中試試驗荷載對對測試截面面產生的荷荷載效應與與設計標準準活荷載效效應的最大大值的荷載載效率見表表-2。荷載效率表表-2跨中處彎矩(KKN-m))試驗荷載計算值值①設計荷載計算值值荷載效率η⑤=①/④孔號工況類型汽－超20②掛－120③控制值④=max(②，③)1最大正應力工況況33653726324137260.903注：為了便于于比較，表表中試驗荷荷載效應的的計算值和和標準活荷荷載效應的的計算值中中均未計入入偏載的影影響。標準準荷載效應應中的汽車車荷載按照照四車道計計算，并考考慮沖擊系系數和車道道折減系數數8米8米8米←銅川黃陵→圖3工況1車輛加載位置356.6KN367.6KN360KN8米8米8米8米←銅川黃陵→圖4工況2車輛加載位置356.6KN367.6KN360KN8米8米8米←銅川黃陵→圖5工況3車輛加載位置356.6KN367.6KN360KN由表-2可見，各測試截截面在試驗驗荷載下的的彎矩值均均大于設計計荷載效應應的90％以上，超過過《大跨徑徑混凝土橋橋梁的試驗驗方法》和和《公路舊舊橋承載能能力鑒定辦辦法》中的的規(guī)定下限限，保證了了試驗的有有效性。試試驗的實施施過程2005年7月月22日上午，完完成了如下下各項準備備工作：(1)按應變和撓撓度測點布布置方案進進行放樣。對對應變測點點位置煙熏熏灰垢進行行打磨、找找平處理后后，粘貼電電阻式應變變片并焊接接導線。在在此期間即即時量測應應變片與導導線的連通通性與電阻阻值的大小小，以保證證連接于同同一掃描單單元的應變變片的電阻阻值相差在在2歐姆以內內。如果測測點位置潮潮濕，則先先用電吹風風機烘干然然后貼片。(2)根據車輛計算和和配重結果果，對車輛輛位置劃線線放樣。(3)試驗導線線連接及聯(lián)聯(lián)機調試等等各項準備備工作就緒緒后，先用用兩輛汽車車進行預加加載，以檢檢驗各測點點應變片、機機電百分表表及應變平平衡箱工作作的可靠性性。經檢驗無誤后，于7月22日下午開始正式加載測試。在檢測過程中，為減少混凝土流變特性對測讀結果的影響，各工況荷載到位后關閉汽車發(fā)動機5分鐘以上，待結構變形完全穩(wěn)定后再測取數據；每次卸載后至下一次加載的間隔時間均不少于10分鐘。同一工況按上述加載、卸載程序重復進行測試，直至兩次測試結果相對誤差不超過5%，該工況測試才算完成，可以進行下一工況測試。5.2動載試試驗實施過過程動載測試將拾振振器（加速速度傳感器器）安裝在在跨中截面面處。采用用330kkN載重車跑跑車激振后后，測取橋橋跨結構的的自振頻率率。測試儀儀器采用奧奧地利DEWEETRONN公司生產產的DEWEE-BOOOK-8采集分析析系統(tǒng)和國國家地震局局工程力學學研究所生生產的891--4拾振器。6結構計算與測試試結果該橋橋跨結構為為單跨簡支支斜交板梁梁，其內力力和變形規(guī)規(guī)律、應力力分布較為為復雜。采采用橋梁檢檢測專用程程序QLJCC2.00按空間有有限元模型型計算內力力包絡圖、影影響線和加加載效率，并并求解各工工況荷載作作用下的彎彎矩、撓度度、應變和和自振頻率率。6.1靜載計計算與實測測結果該橋各工況在荷荷載作用下下各測點的的撓度實測測值、計算算值對見表表-3和圖6；各測點點的應變實實測值、計計算值見表表-4和圖7。各工況撓度計算算值、實測測值對比表表表-3測試工況測點位置撓度計算值①撓度實測值校驗系數⑤=④④/①截面位置測點編號第一次②第二次③平均值④最大彎矩中載工工況L/2510.670.530.490.510.76521.380.981.041.010.73531.751.301.301.300.74542.031.951.921.940.95552.282.172.172.170.95562.031.771.791.780.88571.751.771.701.740.99581.381.261.271.270.92590.670.230.260.250.37校驗系數平均值0.81最大彎矩左偏載載工況L/2512.161.991.931.960.91522.322.182.032.110.91532.282.152.122.140.94542.151.982.022.000.93551.701.621.611.620.95561.250.981.011.000.80570.670.730.740.741.10580.370.220.250.240.64590.200.030.020.030.13校驗系數平均值0.81最大彎矩力右偏偏載工況L/2510.200.070.080.0750.38520.370.180.190.190.50530.670.210.240.230.34541.250.740.770.760.60551.701.351.371.360.80562.151.781.821.800.84572.282.412.372.391.05582.322.402.392.401.03592.162.021.992.010.93校驗系數平均值0.72圖6各工況撓度實測測值、計算算值對比圖圖各工況應應變計算值值、實測值值對比表表-4測試工況測點位置應變計算值①應變實測值校驗系數⑤=④④/①截面位置測點編號第一次②第二次③平均值④最大彎矩中載工工況L/2110798--2151311120.803211517160.764272322230.835322625260.806383533340.897433640380.888484441430.899534946480.9010544852500.9311534848480.9112484143420.8813434442431.0014383840391.0315323335341.0616272926281.0217211718180.8318151315140.931910836--校驗系數平均值0.90最大彎矩左偏載載工況L/21504548470.932565247500.883594853510.864585452530.915565053520.926534448460.877504541430.868474642440.949424339410.9810373533340.9211313433341.0812262322230.8713221918190.8414181722201.0815151518171.1016131314141.041710121112--188354--195333--校驗系數平均值0.94最大彎矩右偏載載工況L/215423--28566--310677--413910100.735151210110.736181514150.817221618170.778262022210.819312624250.8110373835370.9911423842400.9512474547460.9813504948490.9714535557561.0615566259611.0816586460621.0717595961601.0218565356550.9719504648470.94校驗系數平均值0.92圖7各工況應變實測測值、計算算值對比圖圖6.2動載計算算與實測結結果橋梁結構自振頻頻率計算值值和實測值值分別為66.78Hz和7.811Hz。實測測時域曲線線和頻域分分析曲線分分別見圖8和圖9。圖9K124++700通道橋動動載測試時時域曲線圖10K1244+7000通道橋頻頻域分析曲曲線7檢測結果及結論論7.1燒損狀狀況檢測結結果：經對該橋燒損狀狀況進行現現場檢查和和量測，存存在的病害害如下：板梁底部燒損，混混凝土剝落落面積約95m2，其中鋼鋼筋外露的的混凝土面面積約40m2，有12片梁底混混凝土剝落落和鋼筋外外露較為嚴嚴重，且剝剝落混凝土土表面存在在松散現象象。1號臺身因燒損混混凝土剝落落約20處，剝落落面積約50m2，最大剝剝落面積位位于臺身下下部，呈1米高20米寬的帶帶形，表面面混凝土剝剝落較嚴重重，且1號臺兩邊邊錐坡也有有不同程度度燒損。整座橋梁下部因因煙熏表面面為黑色。具體燒損部位和和面積詳見見圖10和圖11。7.2荷載試驗驗結論（1）撓度和應變校驗驗系數是實實測值與計計算值的比比值，該值值越小，結結構的安全全儲備越大大。由于該該橋嚴重燒燒損，為安安全起見，撓度和應變的理論校驗系數宜取《公路舊橋承載能力鑒定辦法》中的常見范圍0.7～1.0（撓度）、0.6～0.9（應變）的低值，即撓度校驗系數不應大于0.7、應變校驗系數不應大于0.6。由表-3、表-4可見，該橋在試試驗荷載作作用下各工工況的實測撓度校校驗系數在在0.13～1.10范圍內，各各工況的實實測應變校校驗系數在在0.73～1.10范圍內，撓撓度和應變變實測校驗驗系數超標的梁數占總梁數數的80%以上（主主要集中在在燒損較為為嚴重的梁梁上），且且部分梁的的實測撓度和和應變校驗驗系數已超超過了理論論值的最大值值1.0，表表明燒傷對對該橋的承承載能力影影響較大，強強度和剛度度明顯降低低。（2）該橋一階實測測自振頻率率為7.811Hz，大于計計算值6.788Hz，表明該該橋的動力力性能尚能能滿足要求求。（3）在加載測試中中，經對板板梁底面混混凝土表面面進行觀察察未見裂縫縫出現。綜上所述，我們們認為該橋橋強度、剛剛度和耐久久性已不能能滿足設計計荷載的安安全通行要要求，應更更換主梁或或采取有效效