橋梁荷載試驗(yàn)

1、梁棟手機(jī)北工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院橋梁荷載試驗(yàn)適用范圍和目的非破壞性試驗(yàn)、破壞性試驗(yàn)適用于新建、改建、加固和舊有等各種混凝土橋梁為檢驗(yàn)橋梁運(yùn)營(yíng)的安全可靠性，檢驗(yàn)其承載力和工作狀況，能否滿(mǎn)足使用要求。橋梁荷載試驗(yàn)分類(lèi)驗(yàn)收荷載試驗(yàn)檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)承載力是否符合設(shè)計(jì)要求，以確定能否交付正常使用。主要用于新建結(jié)構(gòu)。如：天津地方要求：跨徑30m以上，必須做驗(yàn)收試驗(yàn)。鑒定荷載試驗(yàn)確定結(jié)構(gòu)容許承載能力的界限。主要用于現(xiàn)有橋梁。如，鑒定病害橋梁在當(dāng)前荷載作用下的安全性、能否承受預(yù)定增大荷載的舊橋、鑒定加固效果等。橋梁靜載試驗(yàn)原理28kq l4kPl248kkPlq l248kkPlq l2kkq

2、 lPP橋梁荷載試驗(yàn)依據(jù)公路舊橋承載能力鑒定方法（試行），人民交通出版社，1988年大跨徑混凝土橋梁的試驗(yàn)方法，交通部公路科學(xué)研究所等，1982年公路橋梁承載能力檢測(cè)評(píng)定規(guī)程，JTG/T J21-2011橋梁靜載試驗(yàn)試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)圖片橋梁靜載試驗(yàn)效率系數(shù)靜載試驗(yàn)的效率系數(shù)h式中，Sstat 試驗(yàn)荷載作用下，檢測(cè)部位變位或內(nèi)力的計(jì)算值；S設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)可變作用下，檢測(cè)部位變位或內(nèi)力的計(jì)算值(不計(jì)沖擊系數(shù))；m 設(shè)計(jì)取用的沖擊系數(shù)?；竞奢d試驗(yàn)：1.05 =h 0.801statSShm橋梁靜載試驗(yàn)加載設(shè)備及布置靜載試驗(yàn)的加載物車(chē)輛荷載重物、水箱、施工機(jī)械等，應(yīng)注意的是：加載系統(tǒng)不能參與結(jié)構(gòu)受力；如果橋下具備

3、設(shè)置平衡重或錨桿的條件，也可用液壓千斤頂加載靜載試驗(yàn)的加載物布置按結(jié)構(gòu)計(jì)算或檢測(cè)的控制截面的最不利工作條件布置荷載，使控制截面達(dá)到最大試驗(yàn)效率。橋梁靜載試驗(yàn)加載分級(jí)和加載方式靜載試驗(yàn)的加載分級(jí)為了獲得結(jié)構(gòu)試驗(yàn)荷載與變位關(guān)系的連續(xù)曲線，并防止結(jié)構(gòu)的意外損壞，試驗(yàn)荷載至少分為4級(jí)，逐級(jí)施加，直到最大值。每次卸載量可分為加載量的2倍，或一次性卸完。靜載試驗(yàn)的加載方式單次逐級(jí)遞加到最大荷載，然后逐級(jí)遞卸到零級(jí)荷載。每次加載后均卸載到零級(jí)荷載，且每次加載量逐級(jí)增加，直到最大荷載。也稱(chēng)為逐級(jí)遞增的循環(huán)加載方法。橋梁靜載試驗(yàn)加載分級(jí)和加載方式橋梁靜載試驗(yàn)觀測(cè)內(nèi)容撓度和扭轉(zhuǎn)變位控制截面的最大應(yīng)力支座及連結(jié)部分

4、的變位支點(diǎn)沉降細(xì)長(zhǎng)受壓桿的穩(wěn)定性裂縫的出現(xiàn)和擴(kuò)展，及卸載閉合情況橋梁靜載試驗(yàn)觀測(cè)內(nèi)容橋梁靜載試驗(yàn)觀測(cè)部位簡(jiǎn)支梁主要：跨中撓度和跨中截面應(yīng)變，支點(diǎn)沉降。附加：跨徑4分點(diǎn)撓度、支點(diǎn)斜截面的應(yīng)變。連續(xù)梁主要：跨中撓度、跨中和中支點(diǎn)截面應(yīng)變，支點(diǎn)沉降。附加：跨徑1/8處撓度和截面應(yīng)變，支點(diǎn)斜截面的應(yīng)變。拱橋主要：跨中，4分點(diǎn)和跨徑3/8截面的撓度和應(yīng)變、拱腳截面應(yīng)變附加：跨徑1/8截面的撓度和應(yīng)變連續(xù)剛構(gòu)橋、斜拉橋、懸索橋等橋梁靜載試驗(yàn)觀測(cè)部位 1# 2# 3# 4# 5#順橋向應(yīng)變測(cè)點(diǎn)橋梁靜載試驗(yàn)觀測(cè)部位橋梁靜載試驗(yàn)終止加載條件控制測(cè)點(diǎn)應(yīng)力值已達(dá)到或超過(guò)用彈性理論按規(guī)范安全條件反算的控制應(yīng)力值時(shí)；控

5、制測(cè)點(diǎn)變位超過(guò)規(guī)范允許值時(shí)；由于加載，結(jié)構(gòu)裂縫長(zhǎng)度或?qū)挾燃眲≡黾?，新裂縫大量出現(xiàn)時(shí)；拱橋加載時(shí)沿跨長(zhǎng)方向的實(shí)測(cè)撓度曲線分布規(guī)律與計(jì)算值相差過(guò)大時(shí)；發(fā)生其他損壞，影響橋梁承載能力或正常使用時(shí)。橋梁靜載試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理計(jì)算各測(cè)點(diǎn)的彈性變形值（Se）、殘余變形值（Sp）和總的變形值（Stot）。應(yīng)注意扣除支點(diǎn)變位和溫度影響。變位與應(yīng)變與荷載的關(guān)系裂縫的擴(kuò)展與分布各荷載階段下的彈性變位及應(yīng)變曲線各荷載階段下截面彈性應(yīng)變圖控制截面的影響線橋梁靜載試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理-4.5-3.0-1.50.01.53.0-0.30.00.30.60.91.2 等效荷載作用下的試驗(yàn)值 公路-I 級(jí)汽車(chē)荷載作用下的主梁應(yīng)力理論值梁高

6、(m)主梁沿梁高方向的應(yīng)力(MPa)-5051015202530354045505560657075-16-14-12-10-8-6-4-20246主梁的撓度(mm)自S4開(kāi)始的梁長(zhǎng)(m) 理論計(jì)算值 實(shí)測(cè)值012345-17-16-15-14-13-12-11-10-9-8-7-6-5-4-3-2-101邊跨跨中（B截面）撓度(mm)荷載等級(jí) 理論計(jì)算值 實(shí)測(cè)值-6-4-20246-8-6-4-202主跨跨中（D截面）沿橫橋向撓度(mm)主梁底寬(m) 無(wú)荷載作用下的主梁橫橋向撓度實(shí)測(cè)值 工況IV 偏載作用下的主梁橫橋向撓度實(shí)測(cè)值橋梁靜載試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理項(xiàng) 目工況工況II工況III邊跨（B截面）

7、主跨（D截面）邊跨（B截面）主跨（D截面）實(shí)測(cè)撓度(mm)-5.94-15.09-0.38-9.46理論撓度(mm)-6.66-15.84-0.46-10.01校驗(yàn)系數(shù)校驗(yàn)系數(shù)0.890.950.830.95項(xiàng) 目工況工況工況III邊跨（B截面）主跨（D截面）邊跨（B截面）主跨（D截面）實(shí)測(cè)撓度(mm)-5.940-15.090-0.385-9.460撓度殘余量撓度殘余量(mm)-0.010-0.600-0.030-0.720比值0.0020.0400.0780.076橋梁靜載試驗(yàn)結(jié)果判定滿(mǎn)足以下全部條件，可認(rèn)為橋梁是滿(mǎn)意的。量測(cè)彈性變形或應(yīng)變（Se）與試驗(yàn)荷載作用下的理論計(jì)算值（Sstat）

8、的比值量測(cè)的殘余變形（Sp）與量測(cè)的總變形值（Stot）的比值estatSS1PtotSS承重結(jié)構(gòu)承重結(jié)構(gòu) 1h h=1.4預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)0.71.051.071.101.121.150.20鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)0.61.101.121.151.171.200.25橋梁靜載試驗(yàn)結(jié)果判定滿(mǎn)足以下全部條件，可認(rèn)為橋梁是滿(mǎn)意的。試驗(yàn)荷載作用下，裂縫寬度不應(yīng)超過(guò)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)限值，并且卸載后應(yīng)閉合到小于容許值的1/3。原有裂縫，受載后也不應(yīng)超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)容許寬度。量測(cè)結(jié)構(gòu)的最大變形或應(yīng)變總值（Stot）不應(yīng)超過(guò)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的容許值。靜力荷載試驗(yàn)結(jié)果不滿(mǎn)足上述任何一項(xiàng)條件時(shí)，則認(rèn)為橋梁結(jié)構(gòu)不符

9、合要求。必須查明原因，并采取適當(dāng)措施，如定期檢驗(yàn)、長(zhǎng)期觀測(cè)、降低通行標(biāo)準(zhǔn)、加固等。橋梁動(dòng)載試驗(yàn)?zāi)康难芯抗窐蛄航Y(jié)構(gòu)的動(dòng)力性能，是判斷橋梁營(yíng)運(yùn)狀況和承載能力的重要指標(biāo)之一。橋梁過(guò)大的振動(dòng)，或者從心理學(xué)來(lái)說(shuō)人們很敏感的振動(dòng)，將引起行人的不舒適。測(cè)定橋梁的自振頻率，消除外荷載（行駛車(chē)輛、行人、地震、風(fēng)、海浪沖擊等）引起共振的危險(xiǎn)。橋梁動(dòng)載試驗(yàn)?zāi)康臉蛄簞?dòng)載試驗(yàn)內(nèi)容與分類(lèi)內(nèi)容受迫振動(dòng)特性：沖擊系數(shù)、頻率、振幅、加速度和振型等自振特性：結(jié)構(gòu)的自振頻率和阻尼特性等分類(lèi)檢驗(yàn)橋梁受迫振動(dòng)特性的荷載試驗(yàn)：通常采用接近運(yùn)營(yíng)條件的汽車(chē)，以不同速度通過(guò)橋梁，或在橋梁動(dòng)力效應(yīng)最大的檢測(cè)位置進(jìn)行剎車(chē)試驗(yàn)測(cè)定橋梁自振特性的激

10、振試驗(yàn)：在預(yù)定激振位置，汽車(chē)后輪越過(guò)一根515cm的有坡面的橫木，車(chē)輪落下后立即停車(chē)；或車(chē)輛通過(guò)橋梁后的余振。橋梁動(dòng)載試驗(yàn)記錄資料、數(shù)據(jù)整理記錄橋梁垂直、水平位移、應(yīng)力、速度或加速度的時(shí)程曲線。數(shù)據(jù)整理受迫振動(dòng)效率系數(shù)hdSd動(dòng)力試驗(yàn)荷載（按靜載考慮時(shí)）作用下，檢測(cè)部位的變形和應(yīng)變；S 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)可變作用下，檢測(cè)部位變位或內(nèi)力的計(jì)算值(不計(jì)沖擊系數(shù))； 沖擊系數(shù)m Smax動(dòng)力試驗(yàn)荷載引起檢測(cè)部位的最大動(dòng)力變形或應(yīng)變Smean 靜荷載作用下，引起同一檢測(cè)部位的實(shí)測(cè)最大靜力變位或內(nèi)力的計(jì)算值；ddSShmaxmeanSSm橋梁動(dòng)載試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理數(shù)據(jù)整理受迫振動(dòng)振型f1橋梁動(dòng)載試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理數(shù)據(jù)整理受迫

11、振動(dòng)振型 f2橋梁動(dòng)載試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理數(shù)據(jù)整理受迫振動(dòng)振型 f3橋梁動(dòng)載試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理數(shù)據(jù)整理自振特性自振頻率：式中：l為結(jié)構(gòu)的計(jì)算跨徑（m）；E為結(jié)構(gòu)材料的彈性模量（N/m2）；Ic為結(jié)構(gòu)跨中截面的截面慣矩（m4）；mc為結(jié)構(gòu)跨中處的單位長(zhǎng)度質(zhì)量（kg/m）；結(jié)構(gòu)阻尼:122ccEIflm橋梁動(dòng)載試驗(yàn)評(píng)定動(dòng)載試驗(yàn)評(píng)定沖擊系數(shù)應(yīng)滿(mǎn)足：式中：自振頻率應(yīng)大于有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的限值動(dòng)應(yīng)力或動(dòng)撓度應(yīng)小于標(biāo)準(zhǔn)容許值maxdesigndmhmdesigndesigndesign0.051.5Hz0.1767ln0.01571.5Hz14Hz0.4514Hzffffmmm橋梁動(dòng)載試驗(yàn)記錄資料、評(píng)定跳車(chē)時(shí)橋梁豎向振動(dòng)的速度時(shí)程信號(hào)及頻譜分析橋梁動(dòng)載試驗(yàn)記錄資料、評(píng)定20km/h的豎向加速度時(shí)程曲線 40km/h的豎向加速度時(shí)程曲線10km/h剎車(chē)時(shí)的豎向加速度時(shí)程曲線 10km/h剎車(chē)時(shí)的水平加速度時(shí)程曲線橋梁荷載試驗(yàn)報(bào)告簡(jiǎn)要介紹試驗(yàn)實(shí)施概況橋梁外觀檢查結(jié)果量測(cè)數(shù)據(jù)的計(jì)算結(jié)果和各種關(guān)系曲線對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的分析與評(píng)定關(guān)于結(jié)構(gòu)適用性、耐久性、橋梁運(yùn)營(yíng)安全條件的建議試驗(yàn)及報(bào)告日期、主持和參加單位、人員附錄，數(shù)據(jù)匯總表、現(xiàn)場(chǎng)照片等橋梁荷載試驗(yàn)實(shí)例陳塘莊鐵路支線分離式立交橋天津快速路v跨徑：40+65+40m橋梁荷載試驗(yàn)實(shí)例漢蔡路互通式立交橋天津