袁河桥荷载试验实施方案

赣粤高速公路昌傅至泰和段袁河大桥荷载试验实施细则江西省高等级公路管理局质监站2003年1月12日江西省昌傅至泰和高速公路袁河大桥荷载试验实施细则1工程概况(1)本桥位于樟树市昌傅镇和新余市新溪乡交界处，系跨越支流袁河的一座特大桥，设计流量为9400立方米/小时，设计水位37.72米，通航水位34.7米，施工水位30.00米与水流夹角20度，通航等级为Ⅳ(3)级。(2)桥面宽度：总宽30.2米，其断面为0.5米(护栏)＋1.6米(人行道)＋0.5米(护栏)＋11.5米(行车道)＋0.5米(护栏)＋1.0米(中央分隔带)＋0.5米(护栏)＋11.5米(行车道)＋0.5米(护栏)＋1.6米(人行道)＋0.5米(护栏)。(3)本桥上部构造为10×30＋4×50＋7×30米预应力先简支后结构连续的连续T梁，分离式横断面，单幅桥每孔横向布设7片梁，双幅每孔14片梁，单片梁宽2.1米，30米T梁梁高1.9米，50米T梁梁高2.6米。(4)下部构造：桥台均为埋置式肋台，桥墩均为双柱式墩，30米柱径为φ1.5米，50米柱径为φ2.0米。(5)基础：桥梁墩台基础均采用钻孔灌注桩，桥台桩径为φ1.5米，30米桥墩桩径为φ1.8米，50米桥墩桩径为φ2.2米。(6)桥面铺装：10cm40#防水混凝土＋5cm中粒式沥青混凝土＋4cm沥青防滑层。(7)为配合30米预应力混凝土连续T梁上部构造通用图，全桥设置五道伸缩缝，桥台处设80型伸缩缝。2试验目的(1)为了检验本桥设计与施工质量，确定工程的可靠性，为竣工验收提供技术依据；(2)直接了解桥跨结构的实际工作状态，判断实际承载能力，评价其在设计使用荷载下的工作性能；(3)验证设计理论、计算方法和设计中的各种假定的正确性与合理性，为设计积累科学资料；(4)通过动载试验了解桥跨结构的固有振动特性以及其在长期使用荷载阶段的动力性能，论证其抗风、抗震性能，确定其使用条件和注意事项；(5)通过荷载试验、健康观测，建立桥梁“指纹”档案。3试验依据及准则袁河大桥荷载试验依据及准则：(1)江西省交通设计院《赣粤高速公路昌傅至泰和段新建工程两阶段施工图设计》图纸一套(2)交通部《大跨径混凝土桥梁的试验方法》（1982）(3)交通部《公路桥涵设计通用规范》（JTJ021-89）(4)交通部《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTJ023-85）(5)交通部《公路工程质量检验评定标准》（JTJ071-98）(6)交通部《公路工程技术标准》（JTJ001-97）(7)交通部《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）4袁河大桥荷载试验范围袁河大桥的荷载试验范围为：(1)四跨一联五十米连续梁主桥；(2)七跨一联三十米连续梁引桥；(3)五跨一联三十米连续梁引桥。5试验内容及项目5.1结构外观检查试验前对试验桥跨结构外观质量进行检查，主要内容为：(1)各测试截面处外观检查；(2)支座和伸缩缝外观检查(3)桥面结构外观质量检查5.2成桥恒载状态主要参数测定测定内容为：主梁线形、控制截面应变或应力以及控制截面的挠度等。5.3静载试验桥梁静载试验是测量桥梁在各种静力荷载工况下的各控制截面的应力应变及结构的变形，从而确定结构的实际工作性能与设计期望值是否相符，它是检验结构的强度、刚度以及其它性能最直接、最有效的办法。5.3.1静载试验基本原则为了通过静载试验在具备的实际可行的条件下达到既定的目的，荷载试验遵循如下原则：(1)采用各控制截面内力、各控制点变形等效的原则，计算各试验工况下的实际加载车辆的数量和布载位置。(2)荷载效率系数不宜过小，否则不能反映出桥梁在设计荷载下的工作性能，同时也不宜过大以防结构局部损坏。实际荷载试验时，试验效率系数控制在0.8～0.9之间。同时注意相应的其它响应值也不超限。5.3.2静载试验内容连续梁桥的静载试验为测定在最不利设计荷载下，主梁各控制截面的最不利应力、最大变形；在相应偏载工况下主梁位移及应力。试验项目有：(1)边跨、中跨最不利弯矩（挠度）加载试验；(2)支点截面最不利剪力加载试验。5.4动载试验内容斜拉桥动载试验主要测定斜拉桥的动力特性以及模拟桥梁结构在常见的主要动载下的动力反应。动载试验的项目为：(1)脉动试验，用于测定结构固有振动特性(振型、临界阻尼比、固有模态频率)；(2)无障碍行车试验，主要用于测定桥面铺装层完好时在运行车辆荷载作用下桥跨结构的动力反应；(3)有障碍行车试验，模拟桥面铺装层局部损伤，测定桥跨结构在运行车辆荷载作用下的动力反应；(4)刹车试验，测试车辆紧急刹车的应力动态增大效应系数。6试验实施6.1静载试验荷载的确定静载试验荷载采用实际加载车等效加载。对各试验工况，要求荷载效率系数达到相应设计标准荷载效应的0.8～1.0，同时要保证其它相应的控制截面的内力、变形在安全范围内，对于特大跨度桥梁，目前我国规范中的设计荷载偏大，效率系数宜取下限，控制在0.8～0.9内。特别是某些工况下，尤其要注意结构的局部受力问题，须特别注意主梁的局部受力。6.1.1加载车辆根据静载试验荷载效率及主梁控制断面的设计弯矩值，再考虑加载车辆的来源以及试验时加载车辆容易调头等因素，拟选用相当公路规范中汽车-20级汽车荷载中的重车作加载车辆。本次试验采用三轴加载汽车(重300kN)加载，三轴加载汽车轴重为前轴重60kN，中后轴重240kN；轴距为中后轴距1.4米，中前轴距4.0米（如实际车型有变化，则对载位作适当调整即可）。试验各工况下所需加载车辆的数量，将根据设计标准活载产生的某工况下的最不利效应值按照荷载效率系数换算得到。试验前对每辆车进行配重，使加载车轴重达到试验要求，且保证在试验过程中不会发生明显的变化。对每辆车编号。6.1.2加载位置为了减少车辆调度次数，缩短试验时间，对加载工况进行了适当合并，适当地调整加载车辆位置和间距，同时满足各试验项目的荷载效率系数的要求，使一个加载载位可以兼顾多个试验项目。6.1.3测点布置(1)主梁水准测点布置原则对于三十米的连续梁结构按6米一点布置，四十米的连续梁结构按8米一点布置。(2)应变测试断面纵向位置确定和布置对于这三座连续梁桥，其应变布置采用表面临时贴片的办法，分别贴在跨中和四分点及支座截面的腹板上。(3)主梁挠度测点布置原则布置于边跨跨中位置处。6.2动载试验要求(1)脉动试验，在桥面无任何交通荷载以及桥梁附近无规则振源的情况下，测定桥跨结构由于桥址处风荷载、地脉动、水流等随机荷载激振而引起的桥跨结构微幅振动响应；(2)无障碍行车试验，在桥面无任何障碍的情况下，用一辆或并行的两辆重载汽车分桥轴线对称和非对称布置和行驶。以10km/h、20km/h、30km/h、40km/h、60km/h的速度往返通过桥跨结构，测定结构在运行车辆荷载作用时的动力反应；(3)有障碍行车试验，在桥跨结构桥面一定位置处设置高度为10cm的障碍物，模拟桥面铺装层局部损伤状态，用一辆或两辆并行标准车分别以10km/h、20km/h速度跨越桥面的障碍物，以测定桥梁结构在桥面不良状态时运行车辆荷载作用下的动力反应；(4)刹车试验，测定一辆或并行两辆标准车以30km/h速度行驶到试验截面紧急刹车的应力动态增大效应系数；6.3试验工况本次试验共有三座连续梁桥，分为偏载与中载两个大工况，具体共有12个工况。见下表：袁河大桥七跨一联引桥静力加载试验工况表工况号工况名称试验内容测试内容1-1中载最大正弯矩、剪力试验1边跨主梁下缘最大拉应力增量控制截面应变、主梁挠度2边跨主梁最大挠度3梁端截面最大剪力1-2偏载最大正弯矩、剪力试同工况1-1同工况1-11-3中载最大负弯矩试验边跨主梁支座处最大负弯矩控制截面应变1-4偏载最大负弯矩试验同工况1-3同工况1-3袁河大桥五跨一联引桥静力加载试验工况表工况号工况名称试验内容测试内容1-1中载最大正弯矩、剪力试验1边跨主梁下缘最大拉应力增量控制截面应变、主梁挠度2边跨主梁最大挠度3梁端截面最大剪力1-2偏载最大正弯矩、剪力试同工况1-1同工况1-11-3中载最大负弯矩试验边跨主梁支座处最大负弯矩控制截面应变1-4偏载最大负弯矩试验同工况1-3同工况1-3袁河大桥四跨一联主桥静力加载试验工况表工况号工况名称试验内容测试内容1-1中载最大正弯矩、剪力试验1边跨主梁下缘最大拉应力增量控制截面应变、主梁挠度2边跨主梁最大挠度3梁端截面最大剪力1-2偏载最大正弯矩、剪力试同工况1-1同工况1-11-3中载最大负弯矩试验边跨主梁支座处最大负弯矩控制截面应变1-4偏载最大负弯矩试验同工况1-3同工况1-3具体的加载图位和测点布置详见附图。7理论计算结果（1）七跨一联引桥静载试验主要工况荷载效应工况号工况名称试验内容设计理论值试验理论值效率系数1-1中载最大正弯矩、剪力试验①边跨主梁最大弯矩（KN·m）135010550.78②边跨主梁最大挠度（mm）7.25.80.81③边跨主梁支座处最大剪力(KN)2612340.91-2偏载最大正弯矩、剪力试验①边跨主梁最大弯矩（KN·m）157412320.78②边跨主梁最大挠度（mm）86.40.8③边跨主梁支座处最大剪力(KN)3332770.831-3中载最大负弯矩试验①边跨主梁支座处最大负弯矩（KN·m）-1091-8270.761-4偏载最大负弯矩试验①边跨主梁支座处最大负弯矩（KN·m）-1314-11010.84(2)五跨一联引桥静载试验主要工况荷载效应工况号工况名称试验内容设计理论值试验理论值效率系数2-1中载最大正弯矩、剪力试验①边跨主梁最大弯矩（KN·m）132610630.80②边跨主梁最大挠度（mm）7.15.80.82③边跨主梁支座处最大剪力(KN)254.7233.50.922-2偏载最大正弯矩、剪力试验①边跨主梁最大弯矩（KN·m）163813450.82②边跨主梁最大挠度（mm）8.046.60.83③边跨主梁支座处最大剪力(KN)3362870.852-3中载最大负弯矩试验①边跨主梁支座处最大负弯矩（KN·m）-1071-8280.772-4偏载最大负弯矩试验①边跨主梁支座处最大负弯矩（KN·m）-1327-11430.86(3)四跨一联主桥静载试验主要工况荷载效应工况号工况名称试验内容设计理论值试验理论值效率系数3-1中载最大正弯矩、剪力试验①边跨主梁最大弯矩（KN·m）206718760.91②边跨主梁最大挠度（mm）14.6120.823-2偏载最大正弯矩、剪力试验①边跨主梁最大弯矩（KN·m）371631740.85②边跨主梁最大挠度（mm）23.2190.823-3中载最大负弯矩试验①边跨主梁支座处最大负弯矩（KN·m）-2140-18520.873-4偏载最大负弯矩试验①边跨主梁支座处最大负弯矩（KN·m）-2885-24090.84附录：各级荷载响应理论值工况1-1梁号第一级梁号第二级梁号第三级应变(με)挠度(mm)应变(με)挠度(mm)应变(με)挠度(mm)1#梁跨中15.2-0.941#梁跨中57.3-3.281#梁跨中48.4-2.962#梁跨中19.5-1.172#梁跨中56.5-3.312#梁跨中58.3-3.573#梁跨中23.7-1.413#梁跨中54.4-3.313#梁跨中67.6-4.174#梁跨中25.3-1.634#梁跨中51.2-3.214#梁跨中76.7-4.705#梁跨中28-1.765#梁跨中48.3-2.985#梁跨中84.5-5.126#梁跨中31.6-1.816#梁跨中45.1-2.676#梁跨中92.7-5.467#梁跨中32.8-1.857#梁跨中39.6-2.367#梁跨中100.8-5.76工况1-2梁号第一级梁号第二级应变(με)挠度(mm)应变(με)挠度(mm)1#梁跨中-16.10.731#梁跨中-110.332#梁跨中-28.20.032#梁跨中9.6-0.763#梁跨中10.7-0.683#梁跨中30.3-1.864#梁跨中24.7-1.434#梁跨中50.8-3.005#梁跨中39.5-2.