桥梁荷载试验方案

龙永公路桥梁荷载试验方案(20米7块空心板连续梁)二0一一年十月龙永公路桥梁荷载试验方案--项目负责人：技术负责人：检测人员：编制单位：资质证书等级：桥梁隧道工程专项资质证书编号：二0一一年十月2龙永公路桥梁荷载试验方案1工程概况K25+465五道河中桥地处龙山县红岩溪镇新寨村，为跨越五道河而设，河槽宽约20m，桥址处河道弯曲，北岸为陡坎，南岸地势较缓。本桥上部构造采用4×20m预应力砼连续空心板。上部构造为1联，先简支后连续；桥梁全长为84.84m，最大桥高约18.3m。下部构造采用柱式墩配桩基，墩柱直径为D120，桩基础为D150。桥台采用柱式台配桩基，桩基础直径为D150。预制空心板、封锚端、现浇连续段、铰缝和桥面现浇层均采用C50混凝土；封端混凝土采用C40；桥台处台帽、耳背墙、肋板采用C30混凝土，承台、桩基采用C25混凝土；双柱式桥墩处盖梁、挡块、墩柱、柱系梁采用C25混凝土，桩基采用C25混凝土。主要技术标准如下：（1）道路等级：二级公路；（2）计算行车速度：40km/h；（3）桥面宽度：0.5m(护栏)+8.5米(行车道)+0.5m(护栏)；（4）桥梁设计荷载：公路-II级；（5）设计基准风速：30.2m/s；（6）设计基准期：100年；（7）地震峰值加速度0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s。2荷载试验目的桥梁结构荷载试验是对桥梁结构物工作状态进行直接测试的一种鉴定手段，本次荷载试验力求达到以下目的：（1）通过现场加载试验以及对试验观测数据和试验现象的综合分析，检验本桥设计与施工质量，确定工程的可靠性，为交竣工验收、质量评定提供技术依据；（2）直接了解新建桥梁结构的实际工作状态，结合理论计算分析，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，为今后同类桥梁设计、施工提供经验，积累科学资料；（4）为桥梁的使用、维修和管理提供依据。33荷载试验依据及准则桥梁荷载试验主要按试验前制定的试验方案，依据现行国家技术标准、部颁标准及相关技术规范、规程进行，具体包括：（1）《大跨径混凝土桥梁的试验方法》1982年10月柏林专家会议通过的“用试验荷载试验桥梁及桥梁量测的统一化”第15分题；（2）中华人民共和国行业标准《公路旧桥承载能力鉴定方法》（试行1998）；（3）中华人民共和国行业标准《公路桥梁承载能力检测评定规程》（意见征求稿2003）；（4）中华人民共和国行业标准《城市桥梁荷载设计标准》（CJJ77-98）；（5）中华人民共和国行业标准《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）；（6）中华人民共和国行业标准《公路工程质量检验评定标准（土建工程）》（JTGF80/1-2004）；（7）中华人民共和国行业标准《市政桥梁工程质量检验评定标准》（CJJ2-90）；（8）《大跨径混凝土桥梁的试验方法》（“铁组”YC4-4/1978科研专题）；（9）《公路工程交（竣）工验收办法》（交通部2004年3号令）；（10）中华人民共和国行业标准《城市桥梁养护技术规范》（CJJ99-2003）；（11）中华人民共和国行业标准《公路桥涵养护规范》（JTGH11-2004）；（12）《回弹法评定混凝土抗压强度技术规程》（JGJ/T23-2001）；（13）有关设计图纸、设计变更文件和相关资料。4质量保证为了确保荷载试验达到既定的目的，满足成桥质量评价依据的需要，将采取以下措施保证试验圆满成功：（1）在满足荷载试验要求的前提下，一定要保证大桥结构的安全。因此，荷载试验的效率系数不宜过大，同时注意主梁局部受力情况，避免局部荷载集中，引起混凝土结构应力过大而开裂。对试验数据进行必要的实时处理分析，及时判断结构在各级荷载下的反映是否正常，防止结构出现非正常的受力损伤或局部损坏，影响桥梁的承载能力和今后的正常使用；（2）前期理论分析做到准确、细致，尽量反映大桥目前的实际受力和变形。（3）对位移和应变的测试仪器，在测试前进行严格标定。测试数据主要由系统自动采集，确保数据采集的快速和准确，记录清楚、真实。试验准备期间，对相应的测试系统精心调试，确保设备正常工作，及时准确地采集数据；现场采集数据时，注意测试数据的变化，及时与理论值比较，判断数据是否正常，现场找出测试数据误差原因。切实履行记录和检查4制度，发现疑点或异常的数据及时检查，保证测试数据的准确可靠。（4）桥梁的受力和变形与结构温度场的变化关系很大，因此，对于荷载试验时的天气变化将足够重视，尽量避免在剧烈变温时段内进行试验，测量结构温度场的变化并进行必要的温度修正。（5）认真执行国家颁发的技术标准、规范、规程和有关规定。根据工程特点和现场施工条件，合理地安排施工工序，安排人力资源，保证质量和进度。5静载试验内容5.1桥梁外观检查外观检查采用向有关部门（业主、监理处、施工方）调查、现场检查相结合的方式进行。荷载试验前，对桥梁各测试截面处的上部结构、下部结构、桥面及附属设施、伸缩缝、支座等进行现场外观检查，以查明各部位的实际技术状况，特别是对荷载试验结果有直接影响的问题，如上下部结构物的裂缝、缺陷、损坏和钢筋锈蚀状况等，并在试验过程中随时注意观察其变化，检查支座有无偏位、破损情况；在加载试验过程中和试验结束后，也要对受加载影响较大的部位进行详细的检查。5.2静力荷载试验5.2.1静力荷载试验项目图1桥型示意图（单位：m）为检测该桥工程质量的可靠性和安全性，为竣工验收提供科学依据，拟定以下静载试验项目：（1）工况一：第1跨跨中的最大正弯矩，横桥向偏载，控制截面为距0#台中心线9.98m处；（2）工况二：第1跨跨中的最大正弯矩，横桥向中载，控制截面为距0#台中心线9.98m处；5（3）工况三：第2跨跨中的最大正弯矩，横桥向中载，控制截面为距1#墩中心线10m处；（4）工况四：第1跨、第2跨之间的支点负弯矩，横桥向偏载，控制截面为1#墩处。在以上每一工况中，要注意裂缝开展情况。5.2.2静载试验荷载效率桥梁静力荷载试验主要是通过测量桥梁结构在静力试验荷载作用下的变形与内力，确定桥梁结构的实际工作状态与设计期望值是否相符。它是检验桥梁结构实际性能，如结构的强度、刚度等最直接有效的办法。根据设计荷载标准，在所测试截面的内力影响线上，按最不利位置，根据实际加载车辆轴重、轴距等参数进行布载，计算出控制截面在试验荷载作用下的最大内力值，它与按设计规范要求布置荷载作用下的控制截面的理论内力值的比值即是静载试验荷载效率。桥梁的静力试验按荷载效率来确定试验的最大荷载，静力荷载效率的计算公式为：SSstat（1）式中：statS——试验荷载作用下检测部位变形或内力的计算值；S——设计标准荷载作用下检测部位变形或内力的计算值；——设计取用的动力系数。在已有的技术资料的基础上，本次试验用大跨度桥梁设计计算与控制分析软件对桥梁进行了理论计算分析。实际荷载试验时，试验效率系数控制在0.8～1.05之间，符合《大跨径混凝土桥梁的试验方法》的要求。5.2.3静载试验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，本次试验中对每辆车进行配重、过磅、编号，使加载车轴重达到了试验要求，并在试验过程中没有发生明显的变化（见表1）。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。经计算分析，各最不利工况试验荷载效率分别见表2。5.2.4加载及卸载程序（1）预载。正式加载前，用2辆加载车在被测试桥跨上来回反复通行两次，对桥跨进行预压，消除非弹性变形。预压后，非工作人员退场，待一切工作安排就绪，进行第一次空载读数。6表1试验车辆轴距及轴重L序号车牌号轴重（kN）轴距（m）轮距（m）总重前轴后轴L前轮后轮1--300602404.01.81.8（2）加、卸载。为了获取结构试验荷载与变位的相关曲线以及防止结构意外损伤，对控制截面试验荷载分成3级加载和2次卸载。在每一加载实验工况中，加载方式为单次逐级递加到最大荷载，然后2次卸到零荷载，并随时观测每级荷载下各控制参数的变化，在数据采集中，记录每级加载及第2次卸载的数据。在进行最后一级荷载加载前，对结构全面的实测值（应变和变形）与理论计算值进行了比较。每次加载和卸载的持续时间取决于结构变位达到稳定标准时所需的时间。为了保证试验质量，荷载试验选择在气温变化5度以内，结构温度趋于稳定的时间间隔内进行，单一静载工况前后气温变化不大于1度。5.2.5测试方法和测点布置图2通过垂吊重物，采用百分表在每片空心板梁底对测试截面的挠度进行观测，必要时采用精密水准仪在桥面上对测试截面的挠度进行同步观测，测点布置见图2。5.2.6静力荷载试验工况（1）工况一：第1跨跨中的最大正弯矩，横桥向偏载表2工况一荷载分级表加载卸载第一级第二级第三级第四级第一级第二级第1辆车第2辆车第3辆车第4辆车第3～第4辆车第1～第2辆车7图3工况一试验荷载平面布置图（单位：m）表320米连续空心板第一跨跨中截面活载正弯矩（偏载）空心板序号试验荷载理论效应值(Kn.m)设计荷载计算值(Kn.m)效率系数(%)1393.3471.783.42329.6395.883.33312.6379.9982.34298.96366.0581.75284.375379.9974.86275.074395.7969.57295.21471.7162.6（2）工况二：第1跨跨中的最大正弯矩，横桥向中载表4工况二荷载分级表加载卸载第一级第二级第三级第四级第一级第二级第1辆车第2辆车第3辆车第4辆车第3～第4辆车第1～第2辆车8图4工况二试验荷载平面布置图（单位：m）表520米连续空心板第一跨跨中截面活载正弯矩（中载）空心板序号试验荷载理论效应值(Kn.m)设计荷载计算值(Kn.m)效率系数(%)1350.14471.774.22299.62395.875.73299.2379.9978.74297.6366.0581.35299.2379.9978.76299.62395.7975.77350.14471.7174.2（3）工况三：第2跨的最大正弯矩，横桥向中载表6工况三荷载分级表加载卸载第一级第二级第三级第四级第一级第二级第1辆车第2辆车第3辆车第4辆车第3～第4辆车第1～第2辆车9图5工况三试验荷载平面布置图（单位：m）表720米连续空心板第二跨跨中截面活载正弯矩（中载）空心板序号试验荷载理论效应值(Kn.m)设计荷载计算值(Kn.m)效率系数(%)1257.1414.99622252.7346.17733265.02330.780.14272.125317.0185.85265.02330.780.16252.7346.17737257.1414.9962（4）工况四：第1跨、第2跨之间的支点负弯矩表8工况四荷载分级表加载卸载第一级第二级第三级第四级第一级第二级第1辆车第2辆车第3辆车第4辆车第3～第4辆车第1～第2辆车表920米连续空心板第一、二跨间支点截面活载负弯矩（偏载）空心板序号试验荷载理论效应值(Kn.m)设计荷载计算值(Kn.m)效率系数(%)1364.9387.494.22301.6531296.73283.81289.0398.24259.12269.896.05228.92289.0379.26194.2531262.37159.71287.455.610工况四试验荷载布置同工况一。6动载试验桥梁结构是一个多变量的复杂系统，结构的动力敏感性很强，当结构的物理特性（如开裂、截面尺寸、材料力学性能等）发生变化时，不但静力特性（变形、应力、裂缝等）发生变化，而且动力特性（频率、振型、阻尼比等）也发生变化，这一变化对于现状评估有重要意义。通过动力荷载试验以及结构固有模态参数的实桥测试，了解桥跨结构的动力特性以及在使用荷载下的动力性能，为本桥以后的运营养护管理提供必要的数据和资料。6.1试验内容主要内容包括两个方面：一是测量在