第三分册桥梁荷载试验

第三分册桥梁荷载试验第1页共26页第B版第0次修订颁布日期：2014年10月1日第三分册桥梁荷载试验1.目的为确保本公司桥梁荷载试验按规定的程序进行，确保检测过程安全，准确测试桥梁的荷载能力，特编制本作业指导书。2.适用范围适用于本公司承担的桥梁静载和动载试验任务。3.依据3.1《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）3.2《公路桥涵养护规范》（JTGH11-2004）3.3《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）3.4《公路圬工桥涵设计规范》（JTGD61-2005）3.5《公路桥梁承载能力检测评定规程》(JTG/TJ21-2011)3.6《大跨径混凝土桥梁的试验方法》（YC4-4/1982）3.7《公路桥梁技术状况评定标准》（JTG/TH21-2011）4.职责4.1技术负责人负责审核作业指导书；4.2桥隧检测部部长4.2.1负责组织编制本作业指导书；4.2.2负责监督相关人员按作业指导书认真操作。4.3检测人员负责严格按作业指导书的有关要求认真操作，确保检测结果的准确性和有效性。5.工作程序及内容5.1分析计算荷载试验分析主要有以下几点：1.全桥结构分析模型的建立；2.设计荷载效应计算及试验荷载确定；3.试验荷载效应计算；第三分册桥梁荷载试验第2页共26页第B版第0次修订颁布日期：2014年10月1日4.桥梁动力分析；5.测试数据分析；6.校验系数分析；7.动力参数分析；8.结构评价分析。5.2模型计算5.2.1Midas模型计算步骤5.2.1.1建立新项目，更改单位5.2.1.2定义材料、截面、钢材第三分册桥梁荷载试验第3页共26页第B版第0次修订颁布日期：2014年10月1日导入截面需先将CAD文件先转化为DXF文件，再将DXF文件在Midas中转化为SEC文件（“工具”—“截面特性计算器”），最后导入截面。5.2.1.3建立节点第三分册桥梁荷载试验第4页共26页第B版第0次修订颁布日期：2014年10月1日5.2.1.4建立单元5.2.1.5定义边界条件第三分册桥梁荷载试验第5页共26页第B版第0次修订颁布日期：2014年10月1日5.2.1.6添加荷载1.定义自重先选中模型，“荷载”—“自重”—将Z坐标改成-1-适用。第三分册桥梁荷载试验第6页共26页第B版第0次修订颁布日期：2014年10月1日2.车道荷载第三分册桥梁荷载试验第7页共26页第B版第0次修订颁布日期：2014年10月1日移动荷载规范改为：China车辆移动方向：向前修改偏心距离、桥梁跨度车辆荷载改为：CH-CD车辆组荷载：添加车道荷载的相对应名称3.预应力荷载第三分册桥梁荷载试验第8页共26页第B版第0次修订颁布日期：2014年10月1日添加名称、类型、材料、面积、抗拉强度标准值、钢束形状；根据设计资料填写钢束、张拉情况，张拉开始结束位置。5.2.1.7频率分析第三分册桥梁荷载试验第9页共26页第B版第0次修订颁布日期：2014年10月1日结构类型按集中质量计算5.2.1.8运算、查询结果查询出相应测试断面的应变、应力、挠度、自振频率等。5.3荷载试验加载车辆的要求根据试验目的，本次荷载试验以汽超-20级、挂-120作为基本的荷载标准，以此为基础布置试验荷载。本桥荷载试验拟采用300kN汽车进行加载，车重可根据结构的现场测试数据进行调整。5.4静载试验5.4.1桥梁静载试验是将静止的荷载作用于桥梁上的指定位置，测试结构的静应变、静应力以及静位移等，以桥梁结构实际工作状态与设计期望值是否相符，从而推断桥梁结构在荷载作用下的工作状态和使用能力。5.4.2为了较为直观的反映桥梁结构的使用性能，静载试验采用现场试验方法。在试验之前应进行相关的理论分析，在此基础上制定周密的实施方案。理论计算结果亦可以作为衡量现场试验结果的理论依据。5.4.3静载试验针对主要受力构件、桥面板、桥墩盖梁和桥墩进行，试验工况设计：5.4.3.1工况一：主要受力构件控制断面中载（纵桥向按控制断面弯矩和挠度的最第三分册桥梁荷载试验第10页共26页第B版第0次修订颁布日期：2014年10月1日不利位置布载，横桥向为中载）；5.4.3.2工况二：主要受力构件控制断面偏载（纵桥向按控制断面弯矩和挠度的最不利位置布载，横桥向为偏载）；5.4.3.3具体的测试断面布置：应变测试截面为试验跨的支点截面、L/4、跨中截面；挠度测试截面为试验跨的支点截面、L/4、跨中、3L/4截面。静载试验仪器采用江苏东华的DH3816静态测试分析系统，如下图所示。图4-12DH3816静态测试分析系统5.4.4静载测试内容与测点布置5.4.4.1应力测点布置主要受力构件的测试断面进行应变布点。5.4.4.2挠度测点布置挠度测点为测试断面的上下游侧。5.4.5静载试验方法第三分册桥梁荷载试验第11页共26页第B版第0次修订颁布日期：2014年10月1日5.4.5.1静力试验荷载采用汽车计算后重量进行加载。所需车载重量，根据设计控制荷载产生的该检验项目(内力和位移等)的最不利效应值，以满足下式所定原则等效换算而得：0.951.05(1)stateSS式中，为静力试验荷载效率；Sstate为试验荷载作用下某一检验项目最大计算效应值；S为设计控制荷载作用下该检验项目的最不利计算效应值；为规范采用的冲击系数。5.4.5.2根据设计荷载计算各控制截面的弯矩，并依此进行试验荷载设计。各试验截面的计算弯矩、试验弯矩及相应的荷载系数待定，见表4-2。荷载效率系数应满足试验方法规定的0.95～1.05的范围。表4-2各试验截面计算弯矩、试验弯矩及荷载效率系数弯矩kN-m试验截面试验弯矩MS计算弯矩MJ效率系数ηA-AB-BC-CD-D5.4.5.2试验加载方式与加载分级为了获得结构试验荷载与变位关系的连续曲线和防止结构意外损伤，每一检验项目静力试验荷载分成预加载和2级加载，两级卸零。加载方式为单次逐级递加到最大荷载，然后逐级卸到零级荷载。静力试验荷载的加载分级，主要依据试验加载车在某一检验项目(内力或位移)影响面内纵横向位置的不同以及加载重量多少而分成设计控制荷载产生的该检验项目最不利效应值的60%和100%。对同一加载截面，先分级加载，横向对称加载；每个工况进行重复加载。5.4.5.3试验加载位置与加载工况第三分册桥梁荷载试验第12页共26页第B版第0次修订颁布日期：2014年10月1日加载位置与加载工况确定主要依据的原则是：尽可能用最少的加载车辆达到最大的试验荷载效率，同时应考虑简化加载工况，缩短试验时间，在满足试验荷载效率的前提下对加载工况进行适当合并，每一加载工况依据某一检验项目为主，兼顾其它检验项目。具体的试验荷载是根据各个控制截面的设计弯矩，通过等效的试验车辆荷载加载到相应位置来实现的，静载加载各工况加载布置待定。5.4.5.4试验加载程序1.零载工况PB-1-1PB-1-2B-1-3回02.零载工况PB-2-1PB-2-2B-2-3回0；3.其他工况基本同步骤1~2。5.4.5.5静载试验数据测试方法1.应力测试，采用在试验截面粘贴混凝土应变片(阻值120)测试混凝土应变/应力，并通过不同位置补偿点实现对环境温度等因素的补偿，应变采用数字应变仪自动采集存储。2.变形测试，采用全站仪测量主要受力构件八分点挠度测点的竖向变形。3.温度测量，采用红外温度测试仪测量主要受力构件表面的温度及环境温度。5.4.5.6静载试验数据处理及测试流程为实现对加载试验的实时控制，保证结构安全，在试验过程中及时地将实测控制数据及应力、挠度等换算处理，并与试验设计计算值进行比较，以判断试验荷载下的结构工件作性能。按工况并以轮位图加载，测量各类数据、应力、挠度等。采用首先用40%试验荷载预载，然后按级加载。应力及挠度测试流程图分别见图4-15、图4-16。计算机数据处理数据采集系统加载控制测试部位应变片第三分册桥梁荷载试验第13页共26页第B版第0次修订颁布日期：2014年10月1日图4-15应力测试流程分析处理观测数据计算机图4-16挠度测试流程5.4.5.7静载试验规划1.静力试验应选择在气温变化不大（ΔT1℃）和结构温度趋于稳定的时间间隔内进行。试验过程中在量测荷载作用下结构响应的同时应对应地测量结构表面温度。2.观测脚手架搭设及测点附属设施设置①脚手架的搭设要因地制宜、牢固可靠，方便布置安装观测仪表，同时要保证不影响仪表和测点的正常工作，且不干扰测点附属设施。在不便搭设固定脚手架的情况下，可考虑采用轻便灵活的吊架、挂篮或专用的桥梁检查设备（检查车、检查架等）。②在安装挠度、水平位移等测点的观测仪表时，一般需要设置木桩、支架等测点附属设施。测点附属设施除要满足仪表的安装要求外，还应保证其自身不受被测试结构变形、位移的影响，并能承受试验时可能产生的其它外界干扰，如试验人员行走等。③阳光直射的应变测点，应设置遮挡阳光的设施，以减少温度变化造成的观测误差。④观测脚手架与测点附属设施应分开搭设、互不影响。观测脚手架及测点附属设施应有足够的强度、刚度和稳定性，以保证测试人员的安全和测试结果精确可靠。3.正式加载试验前，先在各个试验截面处进行预加载试验，预加载试验荷载持续时间以不小于30分钟为宜。预加载的目的在于使结构进入正常工作状态以及检查试验测试系统装置和试验组织是否能处于正常工作状态。4.加卸载的时间选择与控制。为了减少温度变化对试验造成的影响，加载试验时间以晚9时至晨6时为宜。尤其是采用重物直接加载，加卸载周期比较第三分册桥梁荷载试验第14页共26页第B版第0次修订颁布日期：2014年10月1日长，只能在夜间进行试验。对于采用车辆等加卸载迅速的试验方式，如夜间试验照明等有困难时，亦可安排在白天进行试验。但在晴天或多云的天气下进行加载试验时，每一加卸载周期所花费的时间不宜超过20分钟。5.加卸载稳定时间取决于结构变位达到稳定所需的时间。要求在前一荷载阶段内结构变位相对稳定后，方可进入下一荷载阶段。同一级荷载内，结构最大变位测点在最后5分钟内的变位增量小于第一个5分钟变位增量的15％，或小于量测仪器的最小分辨值时，则认为结构变位达到相对稳定。但当进行主要控制截面最大内力加载程序时，加卸载稳定时间应不少于15分钟。6.静力试验荷载持续时间，原则上主要取决于结构变位达到相对稳定所需要的时间，只有结构变位达到相对稳定后，才能进入下一荷载阶段。在进行各试验截面应力检验时，同一级荷载内，结构最大应变测点，在最后5分钟内的应变增量小于前一个5分钟应变增量的15%，或小于所用量测仪器的最小分辨值，即认为结构变位达到相对稳定。各个试验跨的静力试验荷载持续时间以不小于30分钟为宜。7.全部测点在正式加载试验前均应进行零级荷载的读数，对各控制截面应力检验时，对应变测点，以后每次加载后应立即读数一次，并在结构变位达到相对稳定后，进入下一级荷载前再读数一次，只有对结构应变较大的测点，宜每隔5分钟观测一次，以观测结构变位是否达到相对稳定，并在加载或卸载完成30分钟后开始量测。8.若加载过程中，发生下列情况之一时应中途终止加载：①控制测点应力或力值超过计算值，并且达到或超过按规范安全条件要求反算的控制应力或力值时；②控制测点变位，如主要受力构件的竖向挠度、主塔的水平位移等，超过设计允许值时；③结构构件出现受力损伤或局部发生损坏、开裂，影响桥梁承载能力和正常使用时。9.静载试验的加载控制与安全措施第三分册桥梁荷载试验第15页共26页第B版第0次修订颁布日期：2014年10月1日①试验指挥人员在加载试验过程中应随时掌握各方面情况，对加载进行控制。既要取得良好的试验效果，又要确保人员、仪表设备及桥梁的安全，避免不应有的损失。应严格按设计的加载程序进行加载，荷载的大小，截面内力的大小都应由小到大逐渐增加，并随时作好停止加载和卸载的准备。②对加载试验的控制点应随时观测，随时计算并将计算结果报告试验指挥人员，如实测值超过计算值较多，则应暂停加载，待查明原因再决定是否继续加载。试验人员如发现其它测点的测值有较大的反常变