桥梁荷载试验、技术状况评定

热烈欢迎各位领导和专家交通部科教司长沙理工大学桥梁荷载试验、技术状况评定施尚伟重庆交通大学土木建筑学院2013年4月7日桥梁结构试验检测分类静载试验、动载试验结构表观检查和技术状态评价专项检测其他桥梁荷载试验任务按照一定原则施加试验荷载，采集结构响应指标,评定结构受力性能和承载能力，提出后期处理建议。结构技术状况评定主要通过表观检查，辅于强度、碳化、锈蚀、线形等专项检测，对桥梁的技术等级进行评定第一部分**桥梁现场荷载试验第二部分桥梁构件荷载试验第三部分桥梁现状检查及技术状态评定概述第四部分典型桥梁病害第一部分桥梁现场荷载试验试验目的试验特点试验依据试验程序量测方法*试验方法*评定方法试验方案编制概述静载试验适用：简单小跨径桥梁目的：结构强度、刚度、抗裂、稳定检验基本特征：车辆静载布置在考察截面最不利位置是荷载试验的基本形式动载试验适用：复杂、大跨、柔性结构，业主要求场合目的：结构自振特性、实际冲击效应评价，辅助校验基本特征：一台或多台车辆匀速（多种车速）通过桥梁是静载试验的补充和完善，技术要求更高云南平安大桥（150m箱型拱桥）静、动载试验重庆合阳嘉陵江大桥(200+2×130m)钢管砼拱桥静、动载试验重庆忠县长江大桥（580m）静、动载试验1.1试验目的确定新建桥梁承载能力，为竣工验收提供依据旧桥承载力和适应性评定工程事故、灾后结构适用性评定为同类桥梁设计、施工积累科学数据为桥梁管养、维护、加固改造提供依据完善设计计算理论1.2试验特点系统工程，涉及计算、检测、配套、交通管制等诸多环节短期、原型结构试验以设计活载作为加载控制，不考虑组合系数一般不进行破坏试验测试结果受现场环境影响大试验局限性大跨桥梁恒载效应所占比例大所测的结果为短期效应测试部位的代表性（抽样风险）试验评价方法的局限性对人员的技术要求熟悉检测和设计规范熟悉结构受力特点掌握科学的结构计算方法掌握科学合理加载方法正确选用量测方法和仪器熟悉现场数据判读(数据与结构的关系，趋势分析)熟悉安全控制技术数据处理规范结论评价客观、专业1.2试验特点1.3试验依据试验方法（标准）**《大跨径混凝土桥梁的试验方法》YC4-4/198)《公路旧桥承载能力鉴定方法（试行）》1988（已经废止）**《公路桥梁承载能力检测评定规程》（JTG/TJ21-2011）《公路桥涵荷载试验规程》（编写之中）其它专项检测规范行业标准《城市桥梁设计准则》CJJ11-93（已经废止）《城市桥梁设计荷载标准》CJJ77-98（已经废止）《城市桥梁设计规范》（CJJ11-2011）《市政桥梁工程质量检验评定标准》CJJ2-90《城市桥梁养护技术规范》CJJ99-2003J281-20031.3试验检测依据行业设计标准《公路工程质量检验评定标准（土建工程）》JTGF80/1-2004**《公路桥涵养护规范》JTGH11-2004**《公路桥梁技术状况评定标准》（JTG/TH21-2011）*《公路工程技术标准》JTGB01-2003**《公路桥涵设计通用规范》JTGD60-2004**《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTGD62-2004*《公路圬工桥涵设计规范》JTGD61-2005《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》JTJ025-86《公路斜拉桥设计规范（试行）》JTJ027-96《公路桥涵设计通用规范》JTJ021-89（已废止）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTJ023-85（已废止）《公路砖石及混凝土桥梁设计规范》（JTJ022-85）（已废止）1.3试验检测依据施工资料施工设计图纸（含变更）竣工图纸施工过程材料检验资料施工过程特殊检查、检测资料监理记录资料施工记录资料历史资料养管、维护记录资料定期检查、观测资料荷载试验资料试验规划和准备收集资料现场考察和结构检查试验大纲编制结构分析计算试验方案制订配套工程落实仪器选用及调试人员组织和分工现场试验准备1.4试验程序1.4试验程序正式试验试验前预载使结构进入正常工作状态检查加载、检测设备是否正常对后期试验进行预期按预定方案加载分级加载数据采集结构检查出现异常，启动应急预案现场数据评判善后工作1.4试验程序试验分析和评定数据处理试验资料系统化结构计算模型修正实际荷载作用下的结构响应计算报告编写及试验结论提出后期处理建议1.5量测方法测量方法分类电测机（械）测光学测量光纤、光栅传感器测试无损检测保证测试数据可靠性的措施满足试验要求的软、硬件设备正确使用和操作合理的测试方法设备处于正常工作状态正确的操作（参数设置、设备安装、数据处理）适宜的工作环境设备对环境适应能力强周边干扰因素的主动控制1.5量测方法1.5量测方法-静载试验静载试验一般要解决的问题整体/局部指标主要静力参数**结构强度（应力）**结构刚度（挠度）变形**裂缝（宽度、深度、分布、性质等）其他检测参数（项目）索力主体结构线形桥面线形支点变形支点转角各类表观缺陷各类内部缺陷材料特性几何尺寸1.5量测方法-静载试验1.5量测方法-静力参数1.5量测方法-静力参数动载试验一般要解决的问题桥梁结构振动的特征动载试验检测参数自振频率：刚度评价，计算模型合理性验证阻尼比：评价结构抵抗外部输入振动能量的能力振型动挠度：冲击效应评价动应变：冲击效应评价振动加速度：行车舒适性评价1.5量测方法-动力参数1.5量测方法-动力参数量测注意事项熟悉正常响应数据的特征注意仪器的局限性注意不同结构对测试精度的不同要求注意不同测试方法的适用性注意环境因素的影响1.5量测方法如何保证量测可靠性测试方法合理检测仪器适用（精度、分辨率）正确的仪器操作（包括参数设置）环境条件适宜仪器抗干扰能力强尽量消除系统误差多次测量平均处理，减少随机误差布置校核测点重复试验验证1.5量测方法应变电测法应变片应变仪采集分析软件应变效应：将应变转换为电阻KRR利用惠斯顿电桥将电阻转换为电压，放大处理数据采集、记录数据处理、分析1.5量测方法-主要参数测试方法YE2539高速静态应变仪日产UCAM-70多功能数据采集器日产TDS-602多功能数据采集器采用机械式位移测量设备检测荷载作用下结构某区段的长度变化通过计算得到平均应变：应变机测法LL应变机测法原理图位移测量仪器(千分表)1.5量测方法-主要参数测试方法挠度检测方法位移传感器机械式位移计（百分表，挠度计）机电表分表（机测、电测两用）属相对式接触式测试设备机电表分表(30mm)挠度测量1.5量测方法-主要参数测试方法挠度检测方法光学测量仪器精密水准仪（分辨率：0.1～0.05mm）电子水准仪（分辨率：0.01mm）全站仪（分辨率：0.1mm）属相对式非接触式测试设备桥梁动（静）挠度仪分辨率0.3mm可测动挠度和横向位移属相对式非接触式测试设备BJQN-4D型动挠度检测仪1.5量测方法-主要参数测试方法索佳B1C+OM1精密光学水准仪拓普康DL-111C电子水准仪采用电子水准仪检测装配式桥梁横向荷载分布-300306090120150060120180240300360420480540600mmm下游实测值上游实测值下游计算值上游计算值涪陵长江大桥中跨跨中最大挠度正载工况主梁挠度纵向分布0.02.04.06.012345678板号mm实测值计算值某20m预应力空心板跨中截面挠度横向分布1.5量测方法-主要参数测试方法裂缝检测方法裂缝对结构的影响影响结构耐久性，裂缝过宽会导致钢筋锈蚀削弱结构刚度和整体受力性能桥梁设计和养护规范对裂缝宽度有严格限制裂缝检测内容裂缝发现裂缝宽度测量裂缝分布、特征等描述1.5量测方法-主要参数测试方法裂缝检测方法裂缝宽度检测1、读数放大镜量程：6mm分辨率：0.01mm读数放大镜裂缝宽度测试原理图1.5量测方法-主要参数测试方法裂缝检测方法裂缝宽度检测2、智能裂缝测宽仪量程：3mm分辨率：0.01mm3、远距裂缝观测系统距测：13m分辨率0.02mm，适合旧桥普查及日常观测BJQF-3远距裂缝观测系统成像1.5量测方法-主要参数测试方法北京光电研究所BJQF-1型智能裂缝测宽仪裂缝检测方法裂缝宽度检测4、位移计检测（监测）裂缝宽度增量应变式位移计检测裂缝宽度增量图例（分辨率0.002mm）1.5量测方法-主要参数测试方法试验桥跨选择由委托单位指定抽样作为检测方法内容之一，应考虑：抽样频率桥跨代表性评价的全面性试验桥跨选择还应考虑以下因素：墩、柱高度对受力影响，如拱桥连拱作用曲线半径等差异对受力的影响优先选施工质量差、病害严重等桥跨测试支架搭设、测点布置、测量的难易程度1.6试验方法－静力试验控制（测试）截面选定何为控制截面？活载内力（应力）较大截面恒载与活载组合内力（应力）较大截面活载变形较大部位初始裂缝宽度较宽、计算拉应力较大部位关注：1、如何避开局部加强部位2、等截面结构内力比较3、变截面构件应力比较1.6试验方法－静力试验某35m连续梁桥控制截面布置1#2#3#6#7#8#9#10#11#4#5#90001800IIIIII某90m箱型混凝土拱桥控制截面布置测点布置具有代表性，服从结构分析和判断需要，同时要便于计算有针对性，突出试验工作重点，提高效率有利于仪器安装和观测，并对试验操作是安全的数量应是足够的,防止部分测点失效影响评价的全面性检测仪器的选用满足量程和精度要求的前提下，尽量选分辨率高的设备考虑环境条件的制约，应优先选抗干扰、稳定性好的设备仪器型号、规格尽量相同，便于现场调配，减少数据处理工作量根据现场的环境条件确定1.6试验方法－静力试验某35m连续梁桥边跨最大正弯矩截面某35m连续梁桥边跨最大正弯矩截面测点布置某35m连续梁桥墩顶附近最大负弯矩截面测点布置设计控制荷载确定设计控制荷载计算目的以设计正常使用极限荷载作为加载控制多种荷载控制设计时，要选其中大者*装配式结构根据横向分布确定构件荷载记入车道折减、跨径折减、冲击系数、人群荷载对于新桥，要记入尚未施加的二期恒载注意：1、不同设计规范，荷载图式、冲击系数、折减系数的取值(计算)也不相同，参照规范：JTGD60-2004、JTJ021-89等2、荷载图式、冲击系数、折减系数的含义1.6试验方法－静力试验1.6试验方法－静力试验设计控制荷载确定的依据设计图纸，或业主允许的荷载等级变更规范依据新桥：《公路桥涵设计通用规范》JTGD60-2004：车道/车辆荷载旧桥：《公路桥涵设计通用规范》JTJ021-89：标准/验算荷载城市桥梁的设计荷载另有规定多种荷载控制设计时，要选其中大者注意：1、何为车道/车辆荷载，标准/验算荷载？2、计算哪些控制荷载（内力）3、不同桥型（构件）的主导内力是什么？试验荷载试验荷载是一种与设计控制荷载等效的模拟荷载荷载形式车行桥：汽车模拟人行桥：沙包、袋装水泥等重物根据内力(应力)等效原则，确定试验荷载力值和加载位置试验荷载满足荷载效率的要求试验荷载要进行准确承重公路桥梁加载车辆规格便于组织的社会车辆一般采用双轴或三轴车1.6试验方法－静力试验ab三轴车荷载等效计算采用与设计荷载图式接近的加载图式使控制截面产生的主导效应与设计值相当1、用荷载效率（ηq）表征加载强度：ηq=SS／S(1+μ)2、《大跨径混凝土桥梁的试验方法》:0.8≤ηq＜1.03、《公路桥梁承载能力检测评价规程》：0.95≤ηq＜1.05其它截面的效应不超过设计值是利用内力（变形）影响线进行反复试算，逐渐趋向合理布载的过程1.6试验方法－静力试验某150m拱桥拱顶截面最大正弯矩工况设计荷载（挂车-300）试验等