橋梁荷載試驗的目的及主要內容（ppt）

橋梁荷載試試驗的目的的及主要內內容荷載試驗的的目的及主主要內容加載方案和和測點布置置靜載試驗儀儀器設備靜載試驗試驗數(shù)據(jù)分分析及橋梁梁承載力評評定結構動載試試驗本章主要內內容橋梁荷載試試驗就是對對橋梁結構構物進行直直接加載測測試的一種種特殊的科科學試驗工工作。橋梁荷載試試驗分為靜載試驗和動載試驗。。荷載試驗的的目的及主主要內容動載試驗：橋梁動動載試驗是是利用某種種激振方法法激起橋梁梁結構的振振動，然后后測定其固固有頻率、、阻尼比、、振型、動動力沖擊系系數(shù)、行車車響應等參參量，從而而判斷橋梁梁結構的整整體剛度、、行車性能能。靜載試驗：所謂橋梁靜靜載試驗，，是將靜止止的荷載作作用在橋梁梁上的指定定位置，然然后對橋梁梁結構的靜靜力位移、、靜力應變變、裂縫等等參量進行行測試，從從而對橋梁梁結構在荷荷載作用下下的工作性性能及使用用能力作出出評價。一、荷載試試驗的目的的：新建橋梁：：（1）檢驗橋梁設設計施工質質量；（（2）判定橋梁梁結構的實實際承載力力；（（3）驗證橋梁梁結構的設設計理論和和設計方法法。舊橋：（1）確定橋梁梁結構的承承載能力及及營運條件件（2）分析橋梁梁病害原因因及其變化化規(guī)律荷載試驗的的目的及主主要內容二、主要工作內容：（1）明確荷載載試驗的目目的；（2）試驗準備備工作；（3）荷載試驗驗的方案擬擬定(包括靜載試試驗與動載載試驗測試試項目）（4）荷載試驗驗的測點設設置與測試試儀器、設設備組配；；（5）荷載試驗驗的加載等等級控制與與試驗過程程安全控制制；（6）試驗數(shù)據(jù)據(jù)分析與結結構性能評評定；（7）試驗報告告編寫一般程序分分為三個階階段：1.試驗準備階階段2.加載與觀測測階段3.測試結果的的分析與評評定荷載試驗的的目的及主主要內容三、荷載試驗的準備工作：計劃與淮備備階段的工工作內容主主要有：收收集、研究究試驗橋梁梁的有關技技術文件，，考察試驗驗橋梁的現(xiàn)現(xiàn)狀和試驗驗的環(huán)境條條件，擬定定試驗方案案及試驗程程序，確定定試驗組織織及人員組組成，測試試系統(tǒng)的構構成，儀器器的組配及及標定，必必要的器材材淮備等工工作。1．試驗孔(或墩、塔)的選擇2．搭設腳手手架和測試試支架3．靜載試驗驗加載位置置的放樣和和卸載位置置的安排4．試驗人員員組織及分分工5．其他準備備工作試驗方案與與實施一、試驗荷載工況的確定：1．簡支梁橋橋試驗荷載載工況(1)主要工況跨中最大正正彎矩工況況(2)附加工況l／4截面最大正正彎矩工況支點最大剪剪力工況橋墩最大豎豎向反力工工況3．懸臂梁橋橋(T形剛構橋)試驗荷載工工況(1)主要工況墩頂支點最最大負彎矩矩工況錨固孔跨中中最大正彎彎矩工況(2)附加工況墩頂支點最最大剪力工工況桂孔孔跨跨中中最最大大正正彎彎矩工況況橋墩墩最最大大豎豎向向反反力力工工況況4．連連續(xù)續(xù)剛剛構構橋橋試試驗驗荷荷載載工工況況(1)主要要工工況況主跨跨墩墩頂頂最最大大負負彎彎矩矩工工況況主跨跨跨跨中中最最大大正正彎彎矩工況況(2)附加加工工況況墩頂頂支支點點最最大大剪剪力力工工況況邊跨跨最最大大正正彎彎矩工況況橋墩墩(臺)最大大反反力力工工況況2．連連續(xù)續(xù)梁梁橋橋試試驗驗荷荷載載工工況況(1)主要要工工況況主跨跨支支點點最最大大負負彎彎矩矩工工況況主跨跨跨跨中中最最大大正正彎彎矩矩工工況況(2)附加加工工況況邊跨跨最最大大正正彎彎矩矩工工況況主跨跨橋橋墩墩最最大大豎豎向向反反力力工工況況主跨跨支支點點最最大大剪剪力力工工況況試驗驗方方案案與與實實施施一、試驗荷載工況的確定：5．無無鉸鉸拱拱橋橋試試驗驗荷荷載載工工況況(1)主要要工工況況拱頂頂最最大大正正彎彎矩矩工工況況拱腳腳最最大大負負彎彎矩工況況（2）附附加加工工況況拱腳腳最最大大水水平平推推力力工工況況l/4截面面最最大大正正彎彎矩和最最大大負負彎彎矩工況況l/4截面面正正負負撓撓度度絕絕對對值值之之和和最最大大工工況況7、斜斜拉拉橋橋試試驗驗荷荷載載工工況況(1)主些些工工況況主梁梁中中兒兒跨跨中中最最大大正正彎彎距距工工況況主梁梁墩墩頂頂支支點點最最大大負負彎彎矩工況況主塔塔塔塔頂頂縱縱橋橋向向最最大大水水平平變變位位與與塔塔腳腳截截面面最最大大彎彎矩矩工工況況(2)附加加工工況況中孔孔跨跨中中附附近近拉拉索索最最大大拉拉力力工工況況主梁梁最最大大撓撓度度工工況況輔助助墩墩最最大大豎豎向向反反力力工工況況6、兩兩鉸鉸拱拱橋橋試試驗驗工工況況(1)主要要工工況況拱頂頂最最大大正正彎彎矩矩工工況況拱腳腳最最大大水水平平推推力力工工況況(2)附加加工工況況l/4截面面最最大大正正彎彎矩矩和和最最大大負負彎彎矩矩工工況況l/4截面面正正負負撓撓度度絕絕對對值值之之和和最最大大工工況況試驗驗方方案案與與實實施施二、試驗荷載等級的確定：(1)汽車車和和人人群群(標準準設設計計荷荷載載)；(2)掛車車或或履履帶帶車車(驗算算荷荷載載)(3)需通通行行的的特特殊殊重重型型車車輛輛。。分別別計計算算設設計計時時所所采采用用的的控控制制荷荷載載或或由由試試驗驗目目的的所所決決定定的的荷荷載載對對結結構構控控制制截截面面產產生生的的內內力力(或變形)的最不利值并并進行比較，，取其中最不不利者對應的的荷載作為控控制荷載。荷載試驗應盡盡量采用與控控制荷載相同同的荷載，而而組成控制荷荷載(標準設計荷載載)的車輛是由運運管車輛統(tǒng)計計而得的概率率模型。當客客觀條件所限限，采用的試試驗荷載與控控制荷載有差差別時，為保保證試驗效果果，在選擇試試驗荷載的大大小和加載位位置時采用靜靜載試驗效率率ηq進行控制?？刂坪奢d試驗方案與實實施注意取值：提提高還是降低低、新橋與舊舊橋靜載試驗效率式中：—試驗荷載載作用下控制制截面最不利利效應計算值值；S—設計標準準荷載作用下下控制截面最最不利計算值值；μ—按規(guī)規(guī)范計算的沖沖擊系數(shù)。正常試驗條件件下η應滿足下列條條件：0.95≤η≤1.05試驗方案與實實施靜載加載分級與控制為了加載安全全和了解結構構應變和變位位隨試驗荷載載增加的變化化關系。1、分級控制的的原則(1)當加載分級較較為方便時，，可按最大控控制截面內力力荷載工況均均分為4～5級。(2)當使用載重車車加載，車輛輛稱重有困難難時也可分成成3級加載。(3)當橋梁的調查查和驗算工作作不充分，或或橋況較差，，應盡量增多多加載分級。。如限于條件件，加載分組組較少時，應應汁意每級加加載時，車輛輛荷載應逐輛輛緩緩駛入預預定加載位置置，必要時可可在加載車輛輛未到達預定定加就位置的的分次對控制制測點進行讀讀數(shù)監(jiān)控，以以確保試驗安安全。(4)在安排加載分分級時，應注注意加載過程程中其他截面面內力亦應逐逐漸增加，且且最大內力不不應超過控制制荷載作用下下的最不利內內力。(5)根據(jù)具體條件件決定分級加加載的方法．．最好每級加加載后卸載，，也可逐級加加載，達到最最大荷載后逐逐級卸載。三、加載方式及設備的選擇：2、車輛荷載加加載分級的方方法（1）逐漸增加加加載車輛數(shù)（2）先上輕車后后上重車（3）加載車位于于內力影響線線的不同部位位（4）加載車分次次裝載重物以上各法亦可可綜合采用，，以方便加載載分級實施。。試驗方案與實實施3、加卸載的時時間選擇主要是考慮溫溫度變化對試試驗引起的影影響4、加載分組的的計算根據(jù)各荷載工工況的加載分分級，按彈性性階段計算結結構各測點在在不同荷載等等級下的理論論計算變位(或應變)，以便對加載載試驗過程進進行分析和控控制。計算采采用的材料彈彈性模量．如如已做材料試試驗的用實測測值，未做材材料試驗的可可按規(guī)范規(guī)定定取值。加載設備的選擇可行式車輛、、重物直接加加載加載重物的稱量稱重法、體積積法、綜合計計算法軸重無論采用何種種方法確定加加載重力，均均應做到準確確可靠，其稱稱量誤差最大大不得越過5%，最好能采用用兩種稱量方方法互相校核核。試驗方案與實實施四、測點的布置：1、主要測點的的布設布沒的測點不不宜過多，但但要保證觀測測質量。有條條件時，同一一測點可用不不同的測試方方法進行校對對。一般情況況下，對主要要測點的布設設應能控制結結構的最大應應(應變)和最大撓度(或位移）。2、附加測點的的布設根據(jù)橋梁調查查和檢算工作作的深度，綜綜合考慮結構構持點和橋梁梁目前狀況等等可適當加設設以下測點：：（1）撓度沿橋長長或沿控制裁裁面橋寬方向向分布；（2）應變沿控制制截面橋寬方方向分布；（3）應變沿截面面高度分布；；（4）組合構件的的結合面上、、下緣應變；；（5）墩臺的沉降降、水平位移移與轉角，連連拱橋多個墩墩臺的水平位位移；（6）剪切應變；；（7）其他結構薄薄弱部位的應應變；（8）裂縫的監(jiān)測測試驗方案與實實施3、溫度測點的的布設一般應實測控控制截面的橫橫向應力增大大系數(shù)。當結結構橫向聯(lián)系系構件質量較較差，連接較較弱時，則必必須測定控制制截面的橫向向應力增大系系數(shù)。簡支梁梁跨中截面橫橫向應力增大大系數(shù)的測定定，既可采用用觀測跨中沿沿橋寬方向應應變變化的方方法，也可采采用觀測跨中中沿橋寬方間間撓度變化的的方法來進行行計算或用兩兩種方法互校校。對于剪切應變變測點一般采采取設置應變變花的方法進進行觀測，為為了方便，對對于梁橋的剪剪應力也可在在截面中性軸軸處主應力方方向設置單一一應變測點來來進行觀測。。梁橋的實際際最大剪應力力截面應設置置在支座附近近而不是支座座上，即設在在自梁底支承承線與水平成成45度方向斜線與與截面中性釉釉的交點上。。選擇與大多數(shù)數(shù)測點較接近近的部位設置置1～2處氣溫觀測點點。此外，可可根據(jù)需要在在橋梁主要測測點部位布置置一些構件表表面溫度觀測測點，尤其對對于溫度敏感感的大跨徑索索支承體系橋橋梁，宜沿跨跨徑長度人們們多設置一些些氣溫觀測點點。試驗方案與實實施靜載試驗儀器器設備一、機械式儀表量測裝置：1、機械式儀表表測量裝置（1）接觸式位移移量測裝置（2）張線式位移移量測裝置（3）機械式應變變量測裝置（4）手持式應變變儀（5）機械式轉角角量測裝置特點、原理、、使用方法、、使用注意事事項、溫度補補償靜載試驗儀器器設備靜載試驗儀器器設備靜載試驗儀器器設備電阻應變測量量方法是將應變轉換換成電信號進進行測量的方方法，簡稱電測法。電測法的基基本原理是：：將電阻應變變片（簡稱應變片）粘貼在被測測構件的表面面，當構件發(fā)發(fā)生變形時，，應變片隨著著構件一起變變形，應變片片的電阻值將將發(fā)生相應的的變化，通過過電阻應變測測量儀器（簡簡稱電阻應變儀），可測量出出應變片中電電阻值的變化化，并換算成成應變值，或或輸出與應變變成正比的模模擬電信號（（電壓或電流流），用記錄錄儀記錄下來來，也可用計計算機按預定定的要求進行行數(shù)據(jù)處理，，得到所需要要的應變或應應力值。其工工作過程如下下所示：二、電測式量測裝置：應變—電阻變化—電壓（或電流流）變化—放大—記錄—數(shù)據(jù)處理電測法具有靈靈敏度高的特特點，應變片片重量輕、體體積小且可在在高（低）溫溫、高壓等特特殊環(huán)境下使使用，測量過過程中的輸出出量為電信號號，便于實現(xiàn)現(xiàn)自動化和數(shù)數(shù)字化，并能能進行遠距離離測量及無線線遙測。靜載試驗儀器器設備1、電阻應變片電阻應變片優(yōu)優(yōu)點電阻應變片構構造電阻應變片分分類金屬應變片工工作原理電阻應變片的的選用電阻應變片的的粘貼技術靜載試驗儀器器設備引出線電阻絲(絲柵)基底由試驗發(fā)現(xiàn)：：l應變片F(xiàn)Fl+DlK——電阻應變片的的靈敏度系數(shù)應變片：將力學量(應變)轉換為電量(電阻)的傳感器電阻應變片種種類：絲式(繞線式)、箔式、半導導體式靜載試驗儀器器設備應變測量原理理：利用電橋平衡衡測量電阻改改變，從而進進一步得到應應變。BADCER1R2R3R4電橋平衡(UBD=0)：若R1~R4為四個阻值相同應變片，受力力后，BD間電壓改變?yōu)闉椋红o載試驗儀器器設備2、應變儀靜態(tài)電阻應變變儀是專供測測量不隨時間間變化或變化化極緩慢的電電阻應變儀器器，其功能是是將應變電橋橋的輸出電壓壓放大，在顯顯示部分以刻刻度或數(shù)字形形式顯示應變變的數(shù)值，或或者向記錄儀儀輸入模擬應應變變化的電電信號。必須注意，工工作片和溫度度補償片的電電阻值、靈敏敏系數(shù)以及電電阻溫度系數(shù)數(shù)應相同，分分別粘貼在構構件上和不受受力的試件上上，以保證它它們因溫度變變化所引起的的應變片電阻阻值的變化相相同。用應變片測量量應變時，它它除了能感受受試件受力后后的變形外，，同樣也能感感受環(huán)境溫度度的變化而引引起電阻應變變儀指示部分分的示值變動動，這稱為溫溫度效應。a.電阻阻絲絲溫溫度度改改變變b.材料料與與應應變變片片電電阻阻絲絲的的線線膨膨脹脹系系數(shù)數(shù)不不同同由于于溫溫度度對對電電阻阻值值變變化化影影響響很很大大，，利利用用電電橋橋特特性性，，可可以以采采用用適適當當?shù)牡姆椒椒ǚㄏ@這種種影影響響。。3、溫度補償靜載載試試驗驗儀儀器器設設備備溫度度穩(wěn)穩(wěn)定定觀觀測測儀表表的的測測讀讀與與記記錄錄裂縫縫觀觀測測靜載載試試驗驗過過程程一、試驗觀測與記錄：簡述述靜靜載載試試驗驗過過程程中中混混凝凝土土裂裂縫縫觀觀測測的的基基本本步步驟驟：：裂縫縫觀觀測測的的內內容容為為結結構構受受拉拉力力較較大大部部位位和和舊舊橋橋原原有有較較長長、、較較寬寬的的部部位位。。在這這些些部部位位上上應應量量測測裂裂縫縫的的長長度度、、寬寬度度，，并并在在混混凝凝土土表表面面沿沿裂裂縫縫走走向向進進行行描描繪繪。。加載載過過程程中中觀觀測測裂裂縫縫的的長長度度及及寬寬度度變變化化情情況況。。加載載至至最最不不利利荷荷載載及及卸卸載載后后應應對對結結構構裂裂縫縫進進行行全全面面檢檢查查，，尤尤其其仔仔細細檢檢查查是是否否產產生生新新的的裂裂縫縫，，并并記記錄錄。。二、加載的實施與控制：1、加載程序

重物物加加載載：：按按荷荷載載分分級級（（一一般般4~5級））逐逐級級加加載載，，每每級級荷荷載載堆堆放放位位置置準準確確、、整整齊齊穩(wěn)穩(wěn)定定。。荷荷載載施施加加完完畢畢后后，，逐逐級級卸卸載載。。車輛輛加加載載：：用用車車輛輛加加載載時時，，先先由由零零載載加加至至第第一一級級荷荷載載、、卸卸載載至至零零載載；；再再由由零零載載加加至至第第二二級級何何載載，，卸卸至至零零載載………，直直至至所所有有荷荷載載施施加加完完畢畢(有時時為為了了確確保保試試驗驗結結果果準準確確無無誤誤，，每每一一級級荷荷載載重重復復施施加加1～2次)。每每一一級級荷荷載載施施加加次次序序為為縱縱向向先先施施加加重重車車，，后后施施加加前前后后標標淮淮車車；；橫橫向向先先施施加加橋橋中中心心的的車車輛輛，，后后施施加加外外側側的的車車輛輛。。靜載載試試驗驗過過程程2、加載穩(wěn)定時間控制

選擇擇一一個個控控制制點點，，每每級級加加載載（（或或卸卸載載））后后立立即即測測讀讀一一次次，，計計算算其其與與加加載載（（或或卸卸載載））前前測測讀讀值值之之差差值值Sg，然然后后每每隔隔2min測讀讀一一次次，，計計算算2min前后后讀讀數(shù)數(shù)的的差差，，并并按按下下式式計計算算相相對對讀讀數(shù)數(shù)差差值值m：當m值小小于于1％或或小小于于量量測測儀儀器器的的最最小小分分辯辯率率時時即即認認為為結結構構基基本本穩(wěn)穩(wěn)定定。。靜載載試試驗驗過過程程3、加載過程的觀察

4、終止加載的控制條件

發(fā)生生下下列列情情況況應應中中途途終終止止加加載載：：(1)控制制測測點點應應力力值值已已達達到到或或超超過過用用彈彈性性理理論論按按規(guī)規(guī)范范安安全全條條件件反反算算的的控控制制應應力力值值時時；；(2)控制制測測點點變變位位(或撓撓度度)超過過規(guī)規(guī)范范允允許許值值時時；；(3)由于于加加載載使使結結構構裂裂縫縫的的長長度度、、寬寬度度急急劇劇增增加加，，新新裂裂縫縫大大量量出出現(xiàn)現(xiàn)，，縫縫寬寬超超過過允允許許值值的的裂裂縫縫大大量量增增多多，，對對結結構構使使用用壽壽命命造造成成較較大大的的影影響響時時；；(4)拱橋橋加加載載時時，，沿沿跨跨長長方方向向的的實實測測撓撓度度曲曲線線分分布布規(guī)規(guī)律律與與計計算算值值相相差差過過大大或或實實測測撓撓度度超超過過計計算算值值過過多多時時；；(5)發(fā)生生其其他他損損壞壞，，影影響響橋橋梁梁承承載載能能力力或或正正常常使使用用時時。。靜載載試試驗驗過過程程試驗驗數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)分分析析及及承承載載能能力力評評定定一、、荷荷載載試試驗驗成成果果分分析析與與承承載載能能力力評評定定：：1、結結構構工工作作狀狀況況校驗驗系系數(shù)數(shù)實測測值值與與理理論論值值的的關關系系曲曲線線相對對殘殘余余變變位位（（或或應應變變））動載載性性能能試驗驗資資料料的的修修正正（1）測測值值修修正正（2）溫溫度度影影響響修修正正（3）支支點點沉沉降降影影響響修修正正各測測點點變變位位與與應應變變計計算算總變變位位彈性性變變位位殘余余變變位位式中：：Si--加載載前前測測值值Sl--加載載達達到到穩(wěn)穩(wěn)定定時時測測值值Su--卸載