荷載試驗方案

荷載實驗方案

目錄TOC\o"1-4"\h\z\u30371一、荷載實驗概述 1317891.1橋梁概況 1310711.2重要技術指標 115461.3實驗目的 126121.4實驗根據(jù) 267511.5實驗荷載 25961.6加載原則 3301501.7荷載實驗成果分析的原則 4316021.8實驗加載程序 5257551.9各工況實驗車輛載位布置原則和辦法 611270二、橋梁靜載實驗 7145272.1控制截面和實驗工況 7262612.1.1控制截面 7108192.1.2實驗工況 7235812.1.3載位布置 8252322.2橋梁外觀檢查與裂紋觀察 108042.3撓度測量 10117302.4應變測量 10204722.5溫度觀察 1127817三、橋梁動載實驗 1241213.1無障礙行車實驗 12287833.2有障礙行車實驗 1225453.3制動實驗 12323973.4動載實驗分析工具 1319264四、實驗檢測人員 1423490五、實驗儀器 15一、荷載實驗概述1.1橋梁概況本橋設計為上下分幅，主梁為（30+50+30）m變高度預應力混凝土持續(xù)箱梁，采用C50混凝土，單箱雙室直腹板構造。中支點梁高3m，跨中梁高1.7m，梁高按圓曲線變化。1.2重要技術指標道路等級：一級公路（兼具都市主干道）；設計荷載：公路-I級；設計速度：60km/h；橋面寬度：雙向八車道+雙側人行道+雙側非機動車道，總寬44.5m；設計洪水頻率：1/100；地震動參數(shù)：地震動峰值加速度0.05g，反映譜特性周期0.35s；通航等級：Ⅶ級；最小縱坡：0.3%；豎曲線最小半徑：5000m；1.3實驗目的在工程交、竣工前應當進行橋梁的動靜載實驗，其重要目的是：1）檢查橋跨構造的實際承載能力、構造變形及抗裂性原則與否滿足有關技術規(guī)規(guī)定，并結合理論計算分析成果，科學評定橋梁構造現(xiàn)在的技術狀態(tài)與否滿足設計規(guī)定，能否交付正常使用；2）通過荷載實驗，謀求橋梁整體構造的變形規(guī)律，理解構造的實際受力狀況和工作狀況，為此后橋梁運行、養(yǎng)護及管理提供科學根據(jù)；3）建立該類橋梁有關的技術檔案，為此后興建同類橋梁完善設計、優(yōu)化構造、改善工藝積累實測資料。1.4實驗根據(jù)本次荷載實驗的根據(jù)重要有：《公路工程技術原則》 JTGB01-《公路橋涵設計通用規(guī)》 JTGD60-《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)》JTGD62-《公路工程質(zhì)量檢查評定原則》 JTGF80-1-《公路橋梁荷載實驗規(guī)程》 JTG/TJ21-01-橋梁施工圖紙和荷載實驗合同1.5實驗荷載本次實驗采用450kN載重車，加載車輛技術指標見表1.1和圖1.1。表1.1加載車輛技術指標軸距前軸距中軸1.80m軸重前軸60kN中軸130kN中軸距后軸4.20m后軸260kN圖1.1450kN加載汽車軸載、尺寸示意圖在荷載實驗方案設計時按原則軸距和軸重進行布載，荷載實驗完畢后，按實際加載車輛的軸距和軸重重新計算各工況下的控制截面的應變和撓度等參數(shù)的計算值，并將該值作為理論值。1.6加載原則各工況下實驗所需加載車輛的數(shù)量，將根據(jù)設計原則活荷載產(chǎn)生的最不利效應值按下式所定原則等效換算而得（交竣工驗收）：0.85≤≤1.05式中：—靜力實驗荷載效率系數(shù)；—實驗荷載作用下，檢測部位變位或力的計算值；S—設計原則活荷載作用下，檢測部位變位或力的計算值（不計沖擊作用時）；—設計取用的沖擊系數(shù)。對于新建橋梁，檢算荷載即為設計原則活荷載。設計原則活荷載產(chǎn)生的最不利效應值，以《公路橋涵設計通用規(guī)》JTJD60—規(guī)定的公路—I級計算、公路—Ⅱ級車道荷載的均布荷載原則值qk和集中荷載原則值Pk按公路—I級車道荷載的0.75倍采用。。圖1.2車道荷載公路-I級車道荷載的均布荷載原則值為qk=10.5kN/m,集中荷載原則值按下列規(guī)定選用：橋梁計算跨徑不大于或等于5m時，Pk=180kN；橋梁計算跨徑等于或不不大于50m時，Pk=360kN；計算跨徑在5m～50m之間，。當橋涵設計車道等于或不不大于2時，由汽車荷載產(chǎn)生的效應按規(guī)定的多車道橫向折減系數(shù)(見表1.2)進行折減，但折減后的效應不得不大于兩條設計車道的荷載效應。表1.2車道橫向折減系數(shù)設計車道數(shù)目2345678折減系數(shù)1.000.780.670.600.550.520.50按照《公路橋涵設計通用規(guī)》JTGD60－的4.3.2條，汽車荷載沖擊系數(shù)按下式計算：當<1.5Hz時，當1.5Hz14Hz時，當>14Hz時，式中：－構造基頻(Hz)。1.7荷載實驗成果分析的原則按照《公路橋梁荷載實驗規(guī)程》（JTG/TJ21-01-）的規(guī)定，荷載實驗的應變（或應力）、撓度實測值與理論值之比稱為校驗系數(shù)。當出現(xiàn)下列狀況之一時，應鑒定橋梁承載能力不滿足規(guī)定：1、重要測點靜力荷載實驗校驗系數(shù)不不大于1。2、重要測點相對殘存變位或相對殘存應變超出20%。3、實驗荷載作用下裂縫擴展寬度超出規(guī)定限制，且卸載后裂縫閉合寬度不大于擴展寬度的2/3。4、在實驗荷載作用下，橋梁基礎發(fā)生不穩(wěn)定沉降變位。1.8實驗加載程序1）實驗應選擇在氣溫變化不大和構造溫度趨于穩(wěn)定的時間進行。實驗過程中在量測荷載作用下構造響應的同時對應地量測構造表面溫度，盡量選擇在氣溫差別不大的晚間進行。2）在實驗開始前，用單輛實驗車低速多次來回通過實驗橋梁，以消除部分殘存應力，起到使實驗數(shù)據(jù)穩(wěn)定的效果；3）為確保明驗安全，避免過載引發(fā)橋梁損壞，其實驗車輛將采用分批加載。事先計算出各工況下全部車輛引發(fā)控制截面的應變與撓度，在部分實驗車輛到位后，測量有關的應變和撓度，與計算值進行比較，按彈性力學原理，確認全部車輛產(chǎn)生的應變在計算預計的圍之后，再讓全部實驗車輛到位。4）加載過程中，發(fā)生下列狀況之一時終止加載：①控制測點應變或者位移超出設計值，并且達成或者超出按規(guī)安全條件規(guī)定反算的控制應變或位移時；②控制測點應變或者位移，超出設計允許值時；③構造出現(xiàn)受力損傷或局部發(fā)生損壞，有可能會影響橋梁承載能力和正常使用時。1.9各工況實驗車輛載位布置原則和辦法加載車輛的載位布置是通過有限輛的實驗用車，布置在適宜的位置，對測試截面產(chǎn)生的構造力，達成設計荷載產(chǎn)生的最不利力效應值。實驗車輛載位布置的擬定，將由橋梁實驗布載專用程序計算完畢。該軟件不僅能夠優(yōu)化實驗用車的數(shù)量，滿足各工況達成規(guī)定的實驗荷載效率系數(shù)，并且能夠給出此載位布置時其它控制截面產(chǎn)生的力，避免引發(fā)該工況下其它截面力超載的危險狀況。

二、橋梁靜載實驗2.1控制截面和實驗工況2.1.1控制截面根據(jù)交通部頒布的《公路橋梁荷載實驗規(guī)程》（JTG/TJ21-01-），對于大跨徑持續(xù)梁橋承載能力實驗的力或位移控制截面規(guī)定見表2.1。表2.1持續(xù)梁橋的控制截面橋型力或位移控制截面持續(xù)梁橋重要工況1.主跨支點位置最大負彎矩工況；2主跨跨中截面最大正彎矩工況；3.邊跨主梁最大正彎矩工況附加工況主跨（中）支點附近主梁最大剪力工況本橋選擇主橋30+50+30m預應力變截面持續(xù)箱梁中的2跨進行荷載實驗。本次靜載實驗共布置3個測試截面，各測試截面布置見圖2.1。圖2.1橋梁靜載實驗截面布置圖2.1.2實驗工況本橋靜載實驗共安排3個實驗工況，以檢測實驗控制截面的承載能力，實驗目的等詳見表2.2。表2.2橋梁靜載實驗工況工況控制截面控制項目效率系數(shù)加載車數(shù)1第一跨L/2截面A正彎矩7763.36/8111.4=0.9642第二跨支點截面B負彎矩-15371.34/-16229.8=0.9573第二跨跨中截面C正彎矩9897.3/10751.8=0.925注：彎矩單位：KN·m表2.2中列出了各實驗工況的目的，如工況2為檢查跨中B截面承受負彎矩的承載能力，由“控制截面”、“控制項目”與“加載車輛”3項來簡要闡明?！靶氏禂?shù)”項表達靜力實驗荷載效率系數(shù)的計算公式，其分母是在公路—級設計荷載作用下，檢測部位（對橋梁構造最不利的）最大正彎矩的計算值，而分子為實驗車輛在該檢測截面所產(chǎn)生的正彎矩值。為使效率系數(shù)（加上沖擊系數(shù)影響）在0.85～1.05左右（對于交竣工驗收），將根據(jù)實驗車輛的軸載與軸距，通過專用的有限元軟件，計算出實驗車輛數(shù)和布載位置。2.1.3載位布置實驗工況1—檢查第一跨跨中截面A承受公路Ⅰ級正彎矩的承載能力。圖2.2實驗工況1車輛布置圖實驗工況2—檢查第二跨支點截面B承受公路Ⅰ級負彎矩的承載能力。圖2.3實驗工況2車輛布置圖實驗工況3—檢查第二跨跨中截面C承受公路Ⅰ級正彎矩的承載能力。圖2.4實驗工況3車輛布置圖2.2橋梁外觀檢查與裂紋觀察實驗前，分別對橋梁各控制截面處進行外觀檢查，重要檢查與否存在裂縫。實驗中，觀察橋梁在實驗荷載作用下與否有裂縫產(chǎn)生或擴展。若有，則統(tǒng)計裂縫產(chǎn)生部位、長度、寬度、間距、方向和性狀，以及卸載后的閉合狀況。2.3撓度測量在各實驗工況下，加載前、加載中和卸載后，對橋梁撓度進行測量。撓度測點分別位于實驗第一跨至第二跨的墩頂、L/4處、L/2和3L/4的橋面兩側，采用精密水準儀觀察。具體布置如圖2.5。圖2.5橋梁撓度測點布置圖2.4應變測量在各實驗工況下，加載前、加載中和卸載后，對橋梁應變進行測量，A、B、C測點如圖2.6，應變測試點采用布置縱向電阻式應變片的方式。圖2.6A、B、C截面應變測試點電阻應變測量辦法，采用DH3815N-2靜態(tài)應變測試系統(tǒng)、DH3815N-3靜態(tài)應變數(shù)據(jù)采集箱進行采集。2.5溫度觀察實驗過程中觀察大氣溫度和橋梁混凝土的日曬、背陽表面溫度。方便掌握溫度對應變測試數(shù)據(jù)的影響，并進行數(shù)據(jù)的合理修正。

三、橋梁動載實驗動載實驗重要是通過對統(tǒng)計的振動信號進行分析得到橋梁構造的動態(tài)特性和響應，并與理論計算成果進行對比，從而為檢查橋梁的承載力提供根據(jù)，分析和評價橋梁的整體動態(tài)性能。3.1無障礙行車實驗(1)測試辦法用1輛450kN的汽車分別以20km/h、40km/h和60km/h的速度勻速通過橋跨構造，以測定橋梁構造在動荷載作用下的強迫振動響應。(2)測點布置在橋梁跨中附近，設1個動應變測點和1個豎向加速度測點，測量跑車時的動應變時程曲線和加速度時程曲線。3.2有障礙行車實驗(1)測試辦法在跨中橋面設立高度12cm的弓形木板，然后用一輛450kN的汽車以5-20km/h速度越過木板后停車，以測定橋梁構造在沖擊荷載作用下的強迫振動響應。(2)測點布置在橋梁跨中附近，設1個豎向加速度測點。3.3制動實驗(1)測試辦法以一輛450kN的汽車分別以20km/h、40km/h和60km/h速度行駛在橋梁跨中位置時剎車，以測定橋梁構造在車輛制動作用下的強迫振動響應。(2)測點布置在橋梁跨中附近，沿縱向、豎向各設1個加速度測點。3.4動載實驗分析工具運用CRAS隨機信號與振動分析系統(tǒng)或DH5290動態(tài)信號測試分析系統(tǒng)，進行橋梁動力特性分析。

四、實驗檢測人員項目構組員均為本單位常年從事橋梁工程和構造工程教學、科研、施工和監(jiān)理、檢測的專業(yè)技術人員，對于大跨徑橋梁荷載實驗都有十分豐富的實際經(jīng)驗，完全含有了完畢荷載實驗任務的能力和條件。擬參加的技術人員及分工見表4.1。表4.1實驗檢測項目組重要組員序號年紀擬任職務技術職稱類似工