佛山魁奇立交試驗方案

/佛山市魁奇路口立交一期工程驗收荷載試驗方案佛山市公路橋梁工程監(jiān)測站二〇〇五年九月目錄1．概述 12．編制依據(jù) 13．工作思路和內(nèi)容 23.1工作思路 23.2工作內(nèi)容 24．靜載試驗 34.1靜載試驗?zāi)康?34.2靜載試驗原則 34.3靜載試驗加載程序控制 34.4靜載試驗內(nèi)容 44.5加載圖示及荷載分級 65．動載試驗 75.1動載試驗?zāi)康?75.2動載試驗內(nèi)容 76．主要儀器設(shè)備 7佛山市魁奇路口立交一期工程驗收荷載試驗方案1．概述325國道禪城段魁奇路口立交一期工程為跨線橋，橋梁全長364.0m，跨徑布置為6×30m（第一聯(lián)）+6×30m（第二聯(lián)），兩聯(lián)對稱布置。橋?qū)?9m，雙向四車道，設(shè)計荷載為公路－Ⅰ級，計算行車速度100km/h，抗震設(shè)計按Ⅶ度設(shè)防。橋梁上部結(jié)構(gòu)主梁為等截面單箱多室預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，采用C50混凝土。箱梁頂面寬19m，底面寬10m，梁高1.7m；翼緣板懸臂長2.5m；頂板厚28cm，底板厚25cm；腹板變厚度，跨中40cm、墩頂80cm；外側(cè)腹板與翼緣輪廓采用曲線過渡。連續(xù)墩墩頂設(shè)置2.5m的橫梁，邊墩墩頂設(shè)置1.42m的端橫梁。箱梁在腹板上設(shè)置縱向預(yù)應(yīng)力，預(yù)應(yīng)力筋采用連接器接長；在端橫梁處布設(shè)橫向預(yù)應(yīng)力筋，箱梁頂板設(shè)置橫向預(yù)應(yīng)力，縱橋向每1m一束。主梁采用支架現(xiàn)澆施工，每聯(lián)邊跨在次邊墩墩頂采用簡支變連續(xù)的方法形成整聯(lián)。橋梁下部結(jié)構(gòu)采用樁柱式橋墩，輕型橋臺。全橋共11個橋墩，均為獨柱墩，采用C40混凝土，墩厚1.2m，下緣寬3.9m，上緣寬7.9m，曲線過渡。每聯(lián)的中間墩設(shè)置固定抗震支座，其他橋墩及橋臺處設(shè)置單向滑動抗震支座。橋面鋪裝采用8cmC40現(xiàn)澆混凝土+7cm瀝青混凝土。全橋設(shè)置單向2％的橫坡，通過在主梁頂、底面設(shè)置橫坡來實現(xiàn)，在墩頂處用調(diào)平塊調(diào)平梁底。該橋為新建橋梁，為掌握結(jié)構(gòu)的成橋工作狀態(tài)，對結(jié)構(gòu)的成橋狀態(tài)作出評定，判斷結(jié)構(gòu)是否滿足設(shè)計要求及安全開通要求，并為結(jié)構(gòu)今后的狀態(tài)評定提供原始數(shù)據(jù)。受建設(shè)單位及監(jiān)督站的委托，我擬對該橋進行成橋荷載試驗。為確保本次試驗工作的順利進行，特編制此方案。2．編制依據(jù)1)《公路工程技術(shù)標準》（JTGB01-2003）2)《公路橋涵設(shè)計規(guī)范》（1989年合訂本）3)《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》（JTGD60-2004）4)《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》（JTGD62-2004）5)《大跨徑混凝土橋梁的試驗方法》6)《公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程》（征求意見稿）7)《廣東省城市橋梁檢查及檢驗辦法》（試行）8)《325國道禪城段魁奇立交一期工程施工圖設(shè)計文件》3．工作思路和內(nèi)容3.1工作思路根據(jù)該橋的結(jié)構(gòu)特點，參考我方以往同類橋梁荷載試驗工作的經(jīng)驗，本次評估工作的基本思路和方法為：1)對結(jié)構(gòu)進行外觀檢查。檢查結(jié)構(gòu)的基本尺寸是否滿足設(shè)計要求，檢查結(jié)構(gòu)表觀狀態(tài)是否正常，是否存在不正常變形、變位等，如有發(fā)現(xiàn)，進行詳細記錄，并拍攝照片，作為存檔資料。2)依據(jù)現(xiàn)場檢查的情況，以及預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的結(jié)構(gòu)特點及受力特點，確定荷載試驗方案。3)荷載試驗：根據(jù)試驗方案，在結(jié)構(gòu)控制截面有針對性地布置測點，測試橋梁的實際受力、變形狀態(tài)及動力特性；4)綜合評定：根據(jù)檢查和荷載試驗的工作成果，與計算結(jié)果進行綜合對比分析，對橋梁的工作狀況和承載能力進行綜合評定，確定結(jié)構(gòu)的成橋工作狀態(tài)。3.2工作內(nèi)容本次工作主要包括以下三方面的內(nèi)容：1）靜載試驗根據(jù)連續(xù)梁橋受力特點及既有同類橋梁的病害特征，選擇結(jié)構(gòu)主要控制截面進行靜載試驗，了解測試截面在試驗荷載下的應(yīng)變分布及變形，評定結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)和承載能力。對于連續(xù)梁，主要測試截面有：邊跨為0.4L截面、墩頂附近截面、中跨跨中截面以及其他附加截面。2）動載試驗動載試驗主要用于綜合了解結(jié)構(gòu)自身的動力特性以及結(jié)構(gòu)抵抗受迫振動（行車）和突發(fā)荷載（跳車、制動）作用的能力。試驗內(nèi)容包括脈動試驗、行車試驗、跳車試驗和制動試驗。4．靜載試驗4.1靜載試驗?zāi)康?)通過荷載試驗，確定試驗結(jié)構(gòu)控制截面的應(yīng)變分布情況，包括中性軸高度、截面應(yīng)變分布、應(yīng)變與荷載效率的關(guān)系、實測值與理論計算值的對比；2)通過分析在試驗荷載下橋梁跨中撓度的情況，評估結(jié)構(gòu)的整體剛度；3)通過靜載試驗結(jié)果分析，檢驗橋梁結(jié)構(gòu)的實際工作性能，對結(jié)構(gòu)作出總體評估。4.2靜載試驗原則1)試驗加載原則=1\*GB3①試驗荷載效率η=Sstat/S·δ應(yīng)滿足：0.8<η≤1.0，其中：Sstat為試驗荷載作用下測試部位變位或內(nèi)力的計算值；S為設(shè)計活荷載作用下變位或內(nèi)力的計算值；δ為設(shè)計取用的動力系數(shù)；=2\*GB3②試驗加載采用分級加載的方式，共分3-5級加載，1級卸載；=3\*GB3③為保證測試數(shù)據(jù)的可靠性，每一加載工況進行2次。2)試驗加載安全監(jiān)測試驗加載過程中，實時觀測結(jié)構(gòu)控制截面的應(yīng)變和變位，如果在未加到預(yù)計最大試驗荷載前，應(yīng)力或變位提前達到或超過設(shè)計標準的容許值，應(yīng)立即停止繼續(xù)加載。3)試驗加載方式試驗加載采用35噸重車，根據(jù)控制截面的內(nèi)力影響線，用加載車布載，使控制截面的力矩與標準活載作用下的設(shè)計力矩之比達到試驗荷載效率的要求。4)加載圖式截面靜載試驗加載位置按照彎矩等效的原則確定，同時要滿足試驗荷載效率在0.8～1.0之間的要求。4.3靜載試驗加載程序控制本橋試驗加載基本程序如下：1）在進行正式加載試驗前，用4輛試驗加載車對試驗橋跨測試位置進行橫橋向預(yù)加載，并持續(xù)一定的時間，以消除新橋結(jié)構(gòu)間可能殘留的間隙，降低測試誤差。2）將預(yù)加荷載卸至零，持續(xù)一段時間后再進行正式加載；正式加載時按照計算的輪位逐級加載，直至荷載效率滿足試驗規(guī)范的要求；在卸載完全且結(jié)構(gòu)完全回零后才能進行下一工況的加載。4.4靜載試驗內(nèi)容全橋共兩聯(lián)，每聯(lián)六跨，每跨跨徑均為30m，兩聯(lián)結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)置完全對稱。有鑒于此，結(jié)合連續(xù)梁的結(jié)構(gòu)受力特點及計算分析結(jié)果，選取第一聯(lián)為試驗聯(lián)，主要測試截面及內(nèi)容如下：第一跨0.4L截面（B截面）承載能力試驗，測試/4截面（A截面）、0.4L截面(B截面)應(yīng)變以及全橋（第一聯(lián)）撓度變化；1#墩頂截面（C截面）承載能力試驗，測試截面應(yīng)變以及墩頂梁截面轉(zhuǎn)角（在橋面布設(shè)傾角尺測試截面轉(zhuǎn)角）；對3#墩頂截面進行對稱加載，測試結(jié)構(gòu)的受力對稱性(第一跨0.4L截面、第三跨D截面、第四跨E截面、第六跨0.4L截面應(yīng)變及全橋撓度)。本次試驗測試內(nèi)容包括應(yīng)變測試和撓度（轉(zhuǎn)角）測試兩部分，根據(jù)測試截面的受力特點布置沿截面高度的應(yīng)變測點、抗裂測點和撓度測點。測試截面布置見圖4.1，截面測點布置見圖4.2，橋面撓度測點布置見圖4.3（以第三、四跨為例來說明，其中已經(jīng)在箱梁底板上布置測點的截面在橋面上不再設(shè)撓度測點）。撓度測點對于主要測試截面布置在箱梁底板，用百分表測試，其余測點布置在橋面上（跨中及墩頂每個截面各布置3個），用精密水準儀測試。圖4.1測試截面布置示意圖圖4.2測試截面測點布置圖圖4.3橋面撓度測點布置圖4.5加載圖示及荷載分級本橋靜載試驗采用6輛35t加載車進行加載，測試結(jié)構(gòu)在最不利汽車荷載作用下（偏載）的效應(yīng)。測試截面荷載試驗加載圖式見圖4.4，各截面試驗荷載分級（據(jù)設(shè)計彎矩分級）分別見表4.1~4.3。圖4.4測試截面荷載試驗加載圖式表4.1B截面荷載分級表荷載分級X1＝X2(m)加載彎矩荷載效率應(yīng)力(MPa)撓度(mm)11020590.2698-0.44-1.412835700.4678-0.77-2.243551170.6705-1.10-2.944471280.9340-1.53-3.8053.576080.9968-1.63-3.96注：設(shè)計荷載為公路Ⅰ級，荷載效應(yīng)設(shè)計值7632kN·m；應(yīng)力為截面下緣應(yīng)力計算值。表4.荷載分級X1＝X2(m)加載彎矩荷載效率應(yīng)力(MPa)125-11600.29970.23222-21590.55790.44320-28220.72920.57418-34020.87910.69516-38630.99820.78注：設(shè)計荷載為公路Ⅰ級，荷載效應(yīng)設(shè)計值-3870kN·m；應(yīng)力為截面下緣應(yīng)力計算值。表4.3D、E截面荷載分級表荷載分級X1＝X2(m)3#墩頂加載彎矩荷載效率撓度(mm)119-35290.705-1.07217-42180.842-1.21315-47960.957-1.27413-52201.042-1.23注：設(shè)計荷載為公路Ⅰ級，荷載效應(yīng)設(shè)計值-5009kN·m；撓度為E、F截面計算值。5．動載試驗5.1動載試驗?zāi)康臉蛄航Y(jié)構(gòu)的動力特性，如固有頻率、阻尼系數(shù)和振型等，只與結(jié)構(gòu)本身的固有性質(zhì)有關(guān)，是結(jié)構(gòu)振動系統(tǒng)的基本特征；另一方面，橋梁結(jié)構(gòu)在實際動荷載作用下，結(jié)構(gòu)各部位的動力響應(yīng)，如振幅、動應(yīng)力、動位移、加速度以及反映結(jié)構(gòu)整體動力作用的沖擊系數(shù)等，不僅反映了橋梁結(jié)構(gòu)在動荷載作用下的受力狀態(tài)，也反映了動力作用對駕駛員和乘客舒適性的影響。結(jié)構(gòu)在運營期間一旦有較大的損傷（如梁體開裂、基礎(chǔ)狀態(tài)惡化等），結(jié)構(gòu)的動力參數(shù)（如頻率、阻尼等）將會出現(xiàn)較大的變化。動載試驗主要用于綜合了解結(jié)構(gòu)自身的動力特性以及結(jié)構(gòu)抵抗受迫振動和突發(fā)荷載作用的能力，以判斷結(jié)構(gòu)的實際工作狀態(tài)和實際承載能力，同時也為使用階段結(jié)構(gòu)評估積累原始數(shù)據(jù)。5.2動載試驗內(nèi)容本橋動載試驗擬通過脈動試驗、行車試驗、跳車試驗和制動試驗測定橋梁作為一個整體結(jié)構(gòu)在動力荷載作用下的受迫振動特性和結(jié)構(gòu)的自振特性，以評價大橋的最大動力響應(yīng)，分析結(jié)構(gòu)有無較大缺陷。1、脈動試驗：測試在環(huán)境振動下橋梁的微小振動響應(yīng)，分析橋梁的自振特性（自振頻率、振型及阻尼）。2、行車試驗：試驗車以10、20、30km/h、50km/h通過橋梁，測試橋梁的振動響應(yīng)；3、跳車試驗：單輛車10km/h在橋梁跨中越過高10cm的三角墊木，測試橋梁的振動響應(yīng)；4、制動試驗：采用單輛試驗車在跨中處緊急剎車，測試橋梁的振動響應(yīng)。本橋動載試驗選擇在第一聯(lián)進行(第一跨、第二跨)。6．主要儀器設(shè)備本次橋梁檢驗使用的儀器設(shè)備清單參見表6.1，我方采用的儀器設(shè)備是國內(nèi)用于土木工程測試最為先進的，具有測試精度高，抗干擾能力強，穩(wěn)定性好等特點，在科研生產(chǎn)中發(fā)揮重要作用。1）鋼弦應(yīng)變儀鋼弦應(yīng)變儀主要是利用弦的振動頻率變化來測試應(yīng)變，精度高，長期穩(wěn)定性好，能自動進行溫度測試和修正，特別適用于現(xiàn)場測試。2）