橋梁荷載試驗方案

1、附件一：參考試驗方案吉祥路中橋荷載試驗方案一、橋梁概述吉祥路中橋為1x25m正交預(yù)應(yīng)力混凝土簡支小箱梁橋。橋?qū)?8m,橫斷面布置:6.75m（人行道）+14.5m（機動車道）+6.75m（人行道），橫斷面布置如圖1所示,全橋共21片小箱梁。設(shè)計荷載：城一A級。西co5/j14JO一6宀.二：二廣丁1丁口口丁廣丁UUT廣廣I口圖1橋梁上部橫斷面布置圖（尺寸單位：cm）二、荷載試驗（一）試驗?zāi)康呐c試驗依據(jù)1、試驗?zāi)康?）檢驗該橋整體結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和結(jié)構(gòu)的可靠性；2）判斷橋跨結(jié)構(gòu)在試驗荷載作用下的實際受力狀態(tài)和工作狀態(tài),評價結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性和工作性能,檢驗結(jié)構(gòu)的承載能力是否能滿足設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)：3）通過動荷載試

2、驗以與結(jié)構(gòu)固有模態(tài)參數(shù)的實橋測試,了解橋跨結(jié)構(gòu)的動力特性,以與各控制部位在使用荷載下的動力性能；4）進行梁的強度、剛度與承載能力評估。2、試驗依據(jù)：1）公路舊橋承載能力鑒定方法（以下簡稱方法）；）城市橋梁設(shè)計荷載標(biāo)準(zhǔn)（CJJ77-98）；）公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范（JTGD60-2004）；3）公路鋼筋混凝土與預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范（JTGD62-2004）；4）吉祥路中橋施工圖（二）試驗內(nèi)容1、試驗部位1）動載試驗：試驗項目為跑車、剎車和跳車。2）靜載試驗：左輻和右幅主梁跨中最大彎矩加載。2、主要試驗設(shè)備1）變形檢測設(shè)備精密水準(zhǔn)儀（瑞士徠卡）二套，最小讀數(shù)0.01mm，精度0.4mm/km2）

3、應(yīng)變檢測設(shè)備JMZX-2001綜合測試儀（長沙金碼高科）一套，精度為13）動載試驗設(shè)備INV306動態(tài)數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)一套（東方振動硏究所）（三）結(jié)構(gòu)理論分析原理與試驗加載方案1、結(jié)構(gòu)理論分析原理吉祥路中橋，為1x25m正交預(yù)應(yīng)力混凝土簡支空心板橋。橋橫斷面由21片小箱梁組成，4車道。動載試驗求動力增大系數(shù)時，將荷載布設(shè)在第2車道，求解第3車道拾振器處的靜載理論撓度值fst。根據(jù)實測動撓度幅值A(chǔ)f,計算動力增大系數(shù)：1+卩二1+Af/f1y1yst設(shè)計荷載：用鉸接板梁法計算跨中荷載橫向分布系數(shù)，利用試驗斷面的彎矩影響線進行縱向加載，求解設(shè)計荷載作用下最不利荷載位置，求得設(shè)計活荷載效應(yīng)（控制荷載

4、模式）。試驗荷載：在影響線上布設(shè)試驗荷載，致使布載結(jié)果與設(shè)計荷載效應(yīng)之比接近于所希望的加載效率，并求解試驗荷載下的內(nèi)力。此內(nèi)力與設(shè)計活荷載效應(yīng)之比為加載效率。2、試驗加載方法1）動載試驗動載試驗是采用一輛重量約為350kN的汽車，按如下4種工況進行動載試驗：在橋面上，汽車分別以20km/h、30km/h和40km/h的行駛速度進行跑車使橋梁產(chǎn)生受迫振動，量測橋梁的振動頻率和振幅。在橋面上，汽車分別以20km/h和30km/h的行駛速度進行跑車，在簡支梁橋跨中緊急剎車使橋梁產(chǎn)生受迫振動，量測橋梁的振動頻率和振幅。試驗跨的跨中位置，汽車從約15cm高的墊木上后輪自由下落對橋梁進行的激勵振動，量測橋

5、梁的固有振動頻率和阻尼。在橋梁無車輛通行時，橋梁受環(huán)境自然激勵，量測橋梁的固有振動頻率。動態(tài)測試的測點沿橋跨布置3個，即在L/4,L/2,3L/4位置布置測點（見圖2）,橫斷面上第2車道跑車，第3車道安裝傳感器。大橋的振動信號通過加速度傳感器予以測量，并由計算機進行數(shù)據(jù)采集和記錄，然后在通過動態(tài)信號分析軟件進行分析，給出橋梁動態(tài)試驗結(jié)果。新樂路裕和路l2494-1641亠606丄6066411S!111、231/ii1支座中心線1212跨中支座中心線110臺1臺圖2動載試驗傳感器測點布置圖（尺寸單位：cm）2）靜載試驗試驗荷載根據(jù)方法中的規(guī)定，靜載試驗荷載一方面應(yīng)保證結(jié)構(gòu)的安全性，另一方面又應(yīng)

6、能充分暴露結(jié)構(gòu)承載能力問題，加載效率系數(shù)耳取為：q0.8n1.05，q在設(shè)計荷載城-A級和人群荷載作用下，計算獲得跨中最大正彎矩，設(shè)計最大彎矩為732.5kN.m?？紤]現(xiàn)場組織標(biāo)準(zhǔn)車隊困難，采用彎矩等效原則，試驗選用4臺約330kN加載車輛，按圖3所示的試驗載位進行加載，則計算在該試驗荷載作用下，空心板跨中控制截面的試驗彎矩和試驗荷載效率如表1所示。表1試驗彎矩和效率系數(shù)試驗控制截面設(shè)計彎試驗何載車試驗彎試驗載位矩(kN.m)載布置矩(kN.m)荷載效率A跨中644.54臺330kN圖36170.957本次試驗加載采用偏置加載。加載分為四級加載。1.截面，.LjD.35135135CDOCW橋

7、面中線跨中控制截面二一人行道卜-40C寸3?3亠Jili亠二“3?3人行道in注:di為加載分級距離，di二550,d2二400,d3二300,d4二200圖3A載位跨中位置車輛布置圖（單位：cm）測點布置和觀測方法A.應(yīng)力（應(yīng)變）觀測3Jia斗*耳壬卡附E：1ICttM_ttLFai豈1卡貝_4354iS16tt171LR1_9?lPClilSPLM應(yīng)變測點布置在1#21#梁跨中梁底，彎矩較大的10#梁、11號梁和12#梁在梁底沿縱向布置3個測點（一個測點在跨中截面，另兩個測點對稱跨中測點布置，凈距10cm），其余各梁在梁底布置1個測點，11號梁兩側(cè)分別沿梁高布置3個測點，12號梁一側(cè)沿梁高

8、布置3個測點，全橋共30個測點，采用粘貼弓形應(yīng)變計的方法觀測混凝土的應(yīng)變，用JMZX-2001綜合測試儀量測各片梁測試斷面的混凝土的應(yīng)變。應(yīng)變測點位置見圖4。4=nE：3DE33Bd6昭BJEIdUI-nl：LM1?4底B6B7HR1-01訂匸1；11?P.31!41訂21；疋l：7l!：9I?0I圧陀4B曲1:3呢5圖4應(yīng)變測點布置和測試斷面圖（單位：cm）B.變形觀測對于簡支梁橋，依據(jù)試驗方法要求，本次試驗沿試驗橋跨跨中截面每片小箱梁、彎矩最大的三片梁（10#、11#和12#梁）1/4跨、3/4跨和支點的位置布置撓度測點，共計33個測點，具體測點布置見圖5。采用精密水準(zhǔn)儀測量。（四）試驗步

9、驟1、動載試驗1）載位與測點布設(shè)選擇試驗橋跨的第3車道為動載加載車道。在第2車道的L/4、L/2、3L/4處各安裝拾振儀一個。2）跑車試驗選擇一輛載重30t的汽車為試驗車輛，分別以20km/h,3Okm/h,4Okm/h的車速在試驗車道上行使。測得引橋的振動頻率，最大動撓度。3）剎車試驗選擇一輛載重30t的汽車為試驗車輛，分別以20km/h,30km/h的車速在試驗車道上行駛試驗橋跨，并在引橋的跨中位置緊急制動。分別測得引橋的振動頻率，最大動撓度。4）跳車試驗選擇一輛載重30t的汽車為試驗車輛，將15cm高跳板放在試驗橋跨第3車道跨中，令試驗車緩慢駛上跳板，待穩(wěn)定后，使前輪從跳板上自由滑下，同

10、時測得引橋的振動頻率與動撓度。5）在橋梁無車輛通行時，橋梁受環(huán)境自然激勵，量測橋梁的固有振動頻率。411#梁中心線2#梁中心線3#梁中心線0號臺背墻前緣4#梁中心線5#梁中心線6#梁中心線7#梁中心線8#梁中心線支座一中心錢支亠坐中、座戔06606606615#梁中心線16#梁中心線17#梁中心線18#梁中心線19#梁中心線20#梁中心線21#梁中心線066支座中-心錢1號臺背墻前緣圖5撓度觀測點的測點布置圖（尺寸單位：cm）2、靜載試驗（1）將加載汽車過地磅稱重后，排列于被測試橋跨外20米以上（2）正式加載前，兩排四輛加載車輛并排緩慢地來回二次對全橋進行預(yù)壓，然后非工作人員退場，待一切工作安

11、排就緒，各試驗量測儀表讀數(shù)調(diào)零，進行第一次空載讀數(shù)，同時記錄試驗的氣候溫度。（3）正式實施試驗加載，每個試驗載位采用偏置進行加載。試驗加載分五級進行。每個載位滿載后，記錄該時間的氣候溫度。每級汽車荷載駛?cè)胫付ǖ膮^(qū)域就位后，穩(wěn)定15分鐘記錄加載后開始試驗觀測第一次讀數(shù)，間隔10分鐘再記錄加載的第二次讀數(shù)，兩次讀數(shù)差均小于前次讀數(shù)增量的10時，認為結(jié)構(gòu)變形已趨穩(wěn)定。此時所記錄的數(shù)據(jù)為試驗實測數(shù)據(jù)。（4）該橋試驗的載位滿載完成后進行一次卸載，穩(wěn)定20分鐘后觀測應(yīng)變數(shù)據(jù)，待應(yīng)變數(shù)據(jù)穩(wěn)定后，量測撓度。測量完成后，記錄該時間的氣候溫度。隨著公路運輸事業(yè)的飛速發(fā)展，公路建設(shè)進入一個前所未有的大發(fā)展階段，我國

12、依靠自己的力量，建成了不同結(jié)構(gòu)形式的大跨度懸索橋、斜拉橋、拱橋、連續(xù)剛構(gòu)橋等等，這些橋梁技術(shù)復(fù)雜，科技含量高，施工難度大，表明我國橋梁建設(shè)技術(shù)水平已經(jīng)邁入世界先進行列。這些大量新建橋梁，尤其是新型結(jié)構(gòu)特大橋，檢驗其施工質(zhì)量最有效、最直接的方法就是進行荷載試驗。同時隨著大量低等級公路市政橋梁被改建或者擴建，這些服役幾十年的橋梁能否繼續(xù)使用已經(jīng)成為管理決策部門關(guān)注的一件大事。據(jù)統(tǒng)計，上世紀70年代以前修建的大量低標(biāo)準(zhǔn)橋梁已達到或者接近設(shè)計基準(zhǔn)期，在各種不利因素的長期影響下橋梁結(jié)構(gòu)性能可能發(fā)生巨大的變化，有些橋梁已出現(xiàn)不同程度的損傷，甚至其承載能力已大大降低而逐漸演變成為危橋，對這類橋梁急需加以綜合

13、評定，以便采取相應(yīng)的技術(shù)改造措施或拆除重建等處理方案，而對現(xiàn)役橋梁結(jié)構(gòu)進行承載能力評定最有效最直接的方法也就是橋梁荷載試驗。概念橋梁荷載試驗按荷載性質(zhì)分為靜載和動載試驗兩個部分：橋梁靜載試驗是將靜止的荷載作用在橋梁的指定位置上，檢測橋梁結(jié)構(gòu)的靜力位移、靜力應(yīng)變、裂縫、沉降等靜態(tài)參量的試驗項目，然后根據(jù)相關(guān)規(guī)范和規(guī)程的指標(biāo)，判斷橋梁結(jié)構(gòu)的承載能力以與在荷載作用下的工作性能。橋梁動載試驗則是利用某種激振方法激起橋梁結(jié)構(gòu)的振動，測定橋梁結(jié)構(gòu)的固有頻率、阻尼比、動力沖擊系數(shù)、動力響應(yīng)（加速度、動撓度）等動態(tài)參量的試驗項目，從而宏觀的判斷橋梁結(jié)構(gòu)的整體剛度與運營性能橋梁荷載試驗又可根據(jù)測試對象的不同，分

14、為現(xiàn)場橋梁試驗和室內(nèi)橋梁模型（或部件）試驗，前者多用于既有橋梁檢定，后者多用于重要的或新型橋梁的設(shè)計階段，必要時還可做模型或部件的破壞性試驗。目的1）檢驗橋梁設(shè)計與施工質(zhì)量對于一些新建的大、中型橋梁或者具有特殊設(shè)計的橋梁，在設(shè)計施工過程中必然會遇到許多新的問題，為保證橋梁建設(shè)質(zhì)量，施工過程中往往要求作施工監(jiān)控。在竣工后一般還要求進行荷載試驗，以檢驗橋梁整體受力性能和承載能力是否達到設(shè)計文件和規(guī)范的要求，并把試驗結(jié)果作為評定工程質(zhì)量優(yōu)劣的主要技術(shù)資料和依據(jù)。2）判斷橋梁結(jié)構(gòu)的實際承載能力舊橋由于構(gòu)件局部發(fā)生意外損傷，使用過程中產(chǎn)生明顯病害，設(shè)計荷載等級偏低、原有設(shè)計資料遺失以與需要通過特種車輛等

15、原因，都有必要通過荷載試驗判定構(gòu)件損傷程度與其承載力、受力性能的下降幅度，確定其運營荷載等級。同時，荷載試驗也是改建、加固設(shè)計的重要依據(jù)。3）驗證橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計理論和設(shè)計方法對于橋梁工程中的新結(jié)構(gòu)、新材料和新工藝，應(yīng)通過荷載試驗驗證橋梁的計算圖式是否正確，材料性能是否與理論相符，施工工藝是否達到預(yù)期目的。對相關(guān)理論問題的深入研究，往往也需要大量荷載試驗的實測數(shù)據(jù)。主要內(nèi)容第一階段考察和準(zhǔn)備階段第二階段加載試驗和觀測階段第三階段分析與總結(jié)階段第一階段1、試驗孔（墩）的選擇對于多孔橋梁，一般同一跨徑選擇一孔（或墩）進行加載試驗。選擇時應(yīng)綜合考慮以下因素：（1）該孔（或墩）計算受力最不利；（2）該孔（

16、或墩）施工質(zhì)量較差、缺陷較多或病害較為嚴重；（3）該孔（或墩）便于搭設(shè)腳手架，便于設(shè)置測點或便于實施加載。選擇試驗孔的工作與制定計劃前的調(diào)查工作結(jié)合進行。2、加載方案的制定在選擇了加載孔（或墩）后，需進行具體加載方案的分析和計算，這是荷載試驗前期準(zhǔn)備中最重要，也是最核心的部分。方案的制定主要包含如下的幾個方面：（1）荷載試驗工況的確定a）簡支梁橋跨中正彎矩工況1/4L最大正彎矩工況支點最大剪力工況橋墩最大豎向反力工況b）連續(xù)梁橋主跨跨中最大正彎矩工況主跨支點負彎矩工況主跨橋墩最大豎向反力工況主跨支點最大剪力工況邊跨最大正彎矩工況c）懸臂梁橋（T型剛構(gòu)橋）支點（墩頂）最大負彎矩工況錨固孔跨中最大

17、正彎矩工況支點（墩頂）最大剪力工況掛孔跨中正彎矩工況d）無鉸拱橋跨中最大正彎矩工況拱腳最大負彎矩工況拱腳最大推力工況正負撓度絕對值之和最大工況e）剛架橋（包括斜腿剛架和剛構(gòu)-拱式組合體系）跨中截面最大彎矩工況柱腿截面最大應(yīng)力工況支點附近截面最大應(yīng)力工況（2）試驗荷載等級的確定控制荷載的確定為了保證試驗的效果，必須先確定試驗的控制荷載，控制橋梁設(shè)計的荷載有下列幾種：汽車和人群（標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計荷載）掛車或履帶車（標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計荷載）需通行的特殊重型車輛分別計算以上幾種荷載對結(jié)構(gòu)控制截面產(chǎn)生的內(nèi)力（或變形）的最不利值，進行比較，取其最不利者對應(yīng)的荷載為控制荷載。靜載試驗效率的確定為了達到理想的試驗效果，一般要求

18、加載試驗所用荷載根據(jù)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)荷載的最不利效應(yīng)值進行等效換算，使試驗荷載在主要控制截面產(chǎn)生的計算效應(yīng)與其相近，其接近程度一般用靜載試驗效率nq來表示：(1+A)r70.J18OQk*J130D1BQD500*r11I-/L-/交通部公路舊橋承載能力鑒定方法（試行）要求靜載試驗效率nq一般在0.801.05范圍內(nèi)，試驗效率一般不宜小于0.95。對于病害比較明顯的舊橋，為確保荷載試驗過程中的安全，需按照相關(guān)規(guī)范對舊橋的承載能力進行檢算，初步確定當(dāng)前橋梁結(jié)構(gòu)的承載力，保證試驗荷載效應(yīng)不超過結(jié)構(gòu)承載力，進而合理確定荷載試驗的靜載試驗效率系數(shù)。靜載加載分級與控制為了加載的安全和了解結(jié)構(gòu)應(yīng)變和變位隨荷載增加

19、的變化關(guān)系，對橋梁荷載試驗的各試驗工況的加載應(yīng)分級進行。一般可按最大控制截面內(nèi)力荷載工況均分為45級，對橋梁的調(diào)查和驗算工作不充分或橋況較差，應(yīng)盡量增多加載分級，必要可在加載車輛未到達預(yù)定加載位置前分次對控制測點進行讀數(shù)監(jiān)控，以確保試驗的安全。3、搭設(shè)腳手架和測試支架腳手架和測試支架應(yīng)該分開搭設(shè)互不影響，腳手架和測試支架應(yīng)有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性。腳手架應(yīng)保證工作人員的安全、方便操作。測試支架要滿足儀表安裝的需要，且保證在試驗時不受干擾。橋下凈空較高，不易搭設(shè)腳手架時可采用輕便活動吊架。如有需要還須設(shè)置遮擋陽光的設(shè)備，雨季還須采取措施防雨防水。4、靜載試驗加載位置的放樣和卸載位置的安排靜載試

20、驗前應(yīng)在橋面上對加載位置進行放樣，以便于加載試驗的順利進行。如加載工況較多，可預(yù)先放樣，且標(biāo)識工況名稱以區(qū)分不同加載工況時的荷載位置。靜載試驗荷載卸載的安放位置應(yīng)預(yù)先安排。卸載位置的選擇既要考慮加卸載方便，離加載位置近些，又要使安放的荷載不影響試驗孔（或墩）的受力，一般可將荷載安放在橋臺后一段距離處。對于多孔橋，如有必要可將荷載停放在橋孔上，一般應(yīng)停放在距試驗孔較遠處以不影響試驗觀測為度。5、試驗人員組織和分工橋梁的荷載試驗是一項技術(shù)性較強的工作，應(yīng)組織專門的橋梁試驗隊伍來承擔(dān)，根據(jù)各試驗人員的特長進行分工，每人分管的儀表數(shù)目除考慮便于進行觀測外，應(yīng)盡量使每人對分管儀表進行一次觀測所需時間大致

21、相同。在試驗前，應(yīng)對各儀器進行演練和調(diào)試，試驗中，設(shè)試驗總指揮1人，其它人員的配備可根據(jù)具體情況而定6、其它準(zhǔn)備工作加載試驗的安全設(shè)施、供電照明設(shè)施、通訊聯(lián)絡(luò)設(shè)施、橋面交通管制等工作應(yīng)根據(jù)荷載試驗的需要進行準(zhǔn)備。第二階段在完成準(zhǔn)備工作后，即可進行試驗加載和觀測。加載試驗應(yīng)在現(xiàn)場指揮的統(tǒng)一指揮下有秩序進行，現(xiàn)場總指揮應(yīng)檢查不同分工的測試人員是否各司其職，交通管理、加載（或司機）和聯(lián)絡(luò)人員是否到位，加載設(shè)備、通訊設(shè)備和電源（包括備用電源）是否準(zhǔn)備妥當(dāng)，加載位置測點放樣和測試儀器安裝是否正確然后利用過往車輛對各測點進行預(yù)先演練，觀察其規(guī)律性，使整個測試系進入正常工作狀態(tài)。然后記錄氣候天氣情況和試驗開始時間，進行正式試驗。第三階段通過靜載試驗得到的原始數(shù)據(jù)、文字和圖像描述材料是荷載試驗最重要的資料。雖然它們是可靠的，但這些原始資料數(shù)量龐大，不直觀，不能直接用于評定承載能力，故進行承載能力評定前必須對它們進行分析處理，得出直接進行承載能力評定的指標(biāo)，以滿足承載力評定的需要。動載試驗橋梁結(jié)構(gòu)的動力荷載試驗是研究橋梁結(jié)構(gòu)的自振特性和車輛動力荷載與橋梁結(jié)構(gòu)的聯(lián)合振動特性。這些測試結(jié)果是判斷橋梁結(jié)構(gòu)運營狀況和承載特性的重要指標(biāo)。主要試驗項目包括：（1）橋梁結(jié)構(gòu)動力反應(yīng)的測定，包括動位移、動應(yīng)力和沖擊系數(shù)等；（2）測定橋跨結(jié)構(gòu)的自振特性，包括自振頻率、振型和