橋梁荷載試驗計劃準備觀測及

橋梁荷載試驗計劃、準備、觀測及分析江蘇省建筑工程質(zhì)量檢測中心有限公司孫正華2013年10月26日橋梁結(jié)構(gòu)試驗的一般過程及基本要求

橋梁荷載試驗一般包括靜力荷載試驗與動力荷載試驗兩部分。一般情況下，橋梁結(jié)構(gòu)試驗可分為四個階段，即試驗計劃、試驗準備、加載試驗與觀測以及試驗資料整理分析與總結(jié)。鑒定性試驗，應(yīng)收集和研究有關(guān)的設(shè)計原始資料、設(shè)計計算書、施工、監(jiān)理及養(yǎng)護等方面的技術(shù)資料，需對橋梁結(jié)構(gòu)進行實地考察以檢查結(jié)構(gòu)物的設(shè)計質(zhì)量和施工質(zhì)量，并需詳細了解結(jié)構(gòu)物的使用情況和當前技術(shù)狀況或主要存在問題，在經(jīng)過必要的檢算其后方可擬訂試驗大綱或方案。試驗計劃階段試驗準備工作要占全部試驗工作的大部分時間，工作量最大。試驗準備工作的好壞以及充分與否直接影響到試驗?zāi)芊耥樌M行和能獲得試驗結(jié)果的多少。特別是在現(xiàn)場鑒定性試驗中，試驗準備工作很為復(fù)雜，工作條件也很差，即使極小的疏忽大意也會使試驗不能取得預(yù)期的結(jié)果或使試驗結(jié)果不夠理想，因此切務(wù)低估準備工作階段的復(fù)雜性和重要性，應(yīng)細致、認真地做好每一項準備工作。

試驗準備階段加載試驗與觀測階段是整個試驗工作的中心環(huán)節(jié)，應(yīng)按照預(yù)定的試驗計劃進行各項具體的試驗內(nèi)容，運用各種配備得當?shù)臏y試儀器和設(shè)備，觀測結(jié)構(gòu)受載后的工作狀況，并記錄觀測數(shù)據(jù)和資料，重要的量測數(shù)據(jù)應(yīng)在加載試驗中隨時整理分析并與事先估算的數(shù)值作比較，發(fā)現(xiàn)有反常情況時應(yīng)及時查明原因，待問題弄清后才能繼續(xù)試驗。加載試驗與觀測階段試驗資料的整理分析包括兩部分工作。第一部分將所有的原始資料整理完善，即原始資料的整理及歸檔的過程。第二部分是進行數(shù)據(jù)處理。即通過科學(xué)的分析處理，去偽存真，去粗取精。通過對試驗測試結(jié)果的分析研究，應(yīng)對試驗得出的規(guī)律和一些重要現(xiàn)象作出解釋，將試驗結(jié)果和理論值進行比較，分析產(chǎn)生差異的原因并作出結(jié)論，寫出試驗總結(jié)報告。總結(jié)報告中應(yīng)提出試驗中發(fā)現(xiàn)的新問題以及進一步的研究計劃。試驗資料整理分析與總結(jié)階段試驗計劃的制定試驗項目

加載方案

測點布設(shè)

觀測方案

安全措施

荷載試驗計劃的主要內(nèi)容包括：

試驗準備工作試驗孔的選擇

觀測腳手架搭設(shè)及測點附屬設(shè)施設(shè)置

靜載試驗加載位置的放樣與卸載位置的安排

試驗人員的組織與分工

其它準備工作

靜載試驗加載方案與實施加載試驗項目的確定試驗控制荷載的確定試驗荷載的加載分級與控制加載設(shè)備的選擇加載物重力的稱量靜載試驗驗觀測方方案與實實施靜載試驗驗的基本本觀測內(nèi)內(nèi)容靜載試驗驗觀測內(nèi)內(nèi)容的確確定原則則測試儀器器、儀表表的選擇擇試驗觀測測與記錄錄裂縫觀測測(1)結(jié)構(gòu)的最最大撓度度和扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變位，，包括橋橋梁上、、下游兩兩側(cè)的撓撓度差及及水平位位移等；；(2)結(jié)構(gòu)控制制截面最最大應(yīng)力力（應(yīng)變變），包包括混凝凝土表面面應(yīng)力和和最外緣緣鋼筋應(yīng)應(yīng)力等；；(3)支點沉降降、墩臺臺位移與與轉(zhuǎn)角，，活動支支座的變變位等；；(4)桁架結(jié)構(gòu)構(gòu)支點附附近桿件件及其它它細長桿桿件的穩(wěn)穩(wěn)定性；；(5)裂縫的出出現(xiàn)和擴擴展，包包括初始始裂縫的的出現(xiàn)，，裂縫的的寬度、、長度、、間距、、位置、、方向和和性狀，，以及卸卸載后的的閉合狀狀況；(6)溫度變化化對結(jié)構(gòu)構(gòu)控制截截面測點點應(yīng)力和和變位的的影響。。返回1、靜載試試驗的基基本觀測測內(nèi)容如如下：2、根據(jù)橋橋梁調(diào)查查和檢算算的深度度，綜合合考慮結(jié)結(jié)構(gòu)特點點和橋梁梁技術(shù)現(xiàn)現(xiàn)狀等，，可適當當增加以以下觀測測內(nèi)容：(1)橋跨結(jié)構(gòu)構(gòu)撓度沿沿橋長或或沿控制制截面橋橋?qū)挼姆址植迹?2)結(jié)構(gòu)構(gòu)件件控制截截面應(yīng)變變分布圖圖，要求求沿截面面高度分分布不少少于5個應(yīng)變測測試點，，包括最最邊緣和和截面突突變處的的測點；；(3)控制截面面的撓度度、應(yīng)力力（或應(yīng)應(yīng)變）的的縱向和和橫向影影響線；；(4)行車道板板跨中和和支點截截面撓度度或應(yīng)變變影響面面；(5)組合構(gòu)件件的結(jié)合合面上、、下緣應(yīng)應(yīng)變；(6)支點附近近結(jié)構(gòu)斜斜截面的的主拉應(yīng)應(yīng)力；(7)控制斷面面的橫向向應(yīng)力增增大系數(shù)數(shù)。1、靜載試驗驗的測點點布設(shè)應(yīng)應(yīng)滿足分分析和推推斷結(jié)構(gòu)構(gòu)工作狀狀況最低低的需要要，測點點的布設(shè)設(shè)不宜過過多，但但要保證證觀測質(zhì)質(zhì)量。主主要測點點的布設(shè)設(shè)應(yīng)能控控制結(jié)構(gòu)構(gòu)最大應(yīng)應(yīng)力（應(yīng)應(yīng)變）和和最大撓撓度（位位移）。。對重要要的測點點宜采用用兩種測測試方法法校對測測量。2、撓度觀觀測測點點布置：：對于整整體式梁梁橋，一一般對稱稱于橋軸軸線布置置，截面面設(shè)單點點時，布布置在橋橋軸線上上；對于于多梁式式橋，可可在每梁梁底布置置一個或或兩個測測點。3、截面抗抗彎應(yīng)變變測點應(yīng)應(yīng)設(shè)置在在截面橫橫橋向應(yīng)應(yīng)力分布布較大的的部位，，沿截面面上、下下緣布設(shè)設(shè)，橫橋橋向測點點設(shè)置一一般不少少于3處，以控控制最大大應(yīng)力的的分布。。4、當采用用測定混混凝土表表面應(yīng)變變的方法法來確定定鋼筋混混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)中鋼鋼筋承受受的拉力力時，考考慮到混混凝土表表面已經(jīng)經(jīng)和可能能產(chǎn)生的的裂縫對對觀測的的影響，，因而測測點的位位置應(yīng)合合理進行行選擇，，如鑿開開混凝土土保護層層直接在在鋼筋上上設(shè)置拉拉應(yīng)力測測點，則則在試驗驗完后必必須修復(fù)復(fù)保護層層。返回靜載試驗驗觀測內(nèi)內(nèi)容的確確定原則則5、對于剪剪切應(yīng)變變測點一一般采取取設(shè)置應(yīng)應(yīng)變花的的方法進進行觀測測。為了了方便，，對于梁梁橋的剪剪應(yīng)力也也可在截截面中性性軸處主主應(yīng)力方方向設(shè)置置單一應(yīng)應(yīng)變測點點來進行行觀測。。梁橋的的實際最最大剪應(yīng)應(yīng)力截面面應(yīng)設(shè)置置在支座座附近而而不是支支座上。。6、當結(jié)構(gòu)構(gòu)橫向聯(lián)聯(lián)系構(gòu)件件質(zhì)量較較差，聯(lián)聯(lián)接較弱弱時則必必須測定定控制截截面的橫橫向應(yīng)力力增大系系數(shù)。簡簡支梁跨跨中截面面橫向應(yīng)應(yīng)力增大大系數(shù)的的測定，，既可采采用觀測測跨中沿沿橋?qū)挿椒较驊?yīng)變變變化的的方法，，也可采采用觀測測跨中沿沿橋?qū)挿椒较驌隙榷茸兓牡姆椒▉韥磉M行計計算或用用兩種方方法互校校。7、選擇與與大多數(shù)數(shù)測點較較接近的的部位布布置1～2處氣溫觀觀測點。。此外，，根據(jù)需需要可在在結(jié)構(gòu)主主要控制制截面布布置結(jié)構(gòu)構(gòu)溫度測測點，以以觀測結(jié)結(jié)構(gòu)溫度度變化對對測點應(yīng)應(yīng)力和變變位的影影響。布布設(shè)于結(jié)結(jié)構(gòu)上的的溫度測測點應(yīng)能能反映結(jié)結(jié)構(gòu)溫度度的內(nèi)外外表面差差異、向向陽與背背陰面差差異、迎迎風(fēng)面與與背風(fēng)面面差異以以及上面面與下面面的差異異。(1)所用儀器器、儀表表數(shù)據(jù)采采集設(shè)備備應(yīng)是經(jīng)經(jīng)過計量量檢定的的；(2)選擇儀器器儀表應(yīng)應(yīng)從試驗驗的實際際需要出出發(fā)，選選用的儀儀器儀表表應(yīng)滿足足測試精精度的要要求，一一般要求求不大于于預(yù)計測測量值的的5%；(3)在選用儀儀器儀表表時，既既要注意意環(huán)境條條件，又又要避免免盲目地地追求精精度，應(yīng)應(yīng)根據(jù)實實際情況況，慎重重選擇和和比較，，采用符符合要求求又簡易易的量測測裝置；；(4)量測儀器器儀表的的型號、、規(guī)格，，在同一一試驗中中種類愈愈少愈好好，盡可可能選用用同一類類型或規(guī)規(guī)格的儀儀器儀表表。(5)儀器儀表表應(yīng)當有有足夠的的量程，，以滿足足測試的的需要。。一般原則則1.量程：儀器能測測量的最最大輸入入量與最最小輸入入量之間間的范圍圍稱為儀儀表的量量程或量量測范圍圍.2.刻度值：：儀器指示示裝置的的最小刻刻度所代代表的被被測量的的數(shù)值。。3.精確度(精度)：儀器指示示與被測測值的符符合程度度。目前國內(nèi)內(nèi)外都還還沒有統(tǒng)統(tǒng)一的儀儀表精度度的表示示方法，，常以最最大量程程時的相相對誤差差來代表表精度，，并以此此相對誤誤差值來來判定儀儀表的精精度等級級。例如如一臺精精度為0.2級的儀表表，意思思是測定定值的誤誤差不超超過最大大量程的的±0.2%4.靈敏度：：一般來說說，儀器器靈敏度度是指在在做靜態(tài)態(tài)量測時時單位輸輸出量所所引起的的儀表輸輸出值的的變化，，對于不不同用途途的儀表表，靈敏敏度的單單位也各各不相同同，如百百分表的的靈敏度度單位是是毫米／／毫米，，測力傳傳感器的的靈敏度度單位是是應(yīng)變/千克。有有些儀表表的靈敏敏度還有有另外的的含義，，使用時時應(yīng)相對對其說明明書，以以了解其其確切的的含義。。量測儀表表的主要要性能指指標5.分辨率：：使儀器輸輸出量產(chǎn)產(chǎn)生能觀觀察出變變化的最最小被測測量。6.滯后：儀表的輸輸入量從從起始量量程增至至最大量量程的測測量稱為為正行程程，輸入入量由最最大量程程減至起起始量程程的測量量稱為反反行程。。同一輸輸入量程程正反兩兩個行程程輸出值值間的偏偏差稱為為滯后。。常以全全量程中中的最大大滯后值值與滿量量程輸出出值之比比表示。。7.零位溫漂漂和滿量量程熱漂漂移：零位溫漂漂是指當當儀表的的工作環(huán)環(huán)境溫度度不為20℃時零位輸輸出溫度度的變化化率。滿量程熱熱漂移是是指當儀儀表的工工作環(huán)境境溫度不不為20℃時滿量程程輸出隨隨溫度的的變化率率。它們都是是溫度變變化的函函數(shù)，一一般由儀儀表的高高低溫試試驗得出出其溫漂漂曲線并并在試驗驗值中加加以修正正。除上述性性能外，，對于動動力試驗驗量測儀儀表的傳傳感器、、放大器器及顯示示記錄儀儀器等各各類儀表表需考慮慮下述特特性。量測儀儀表的的主要要性能能指標標8.線性范范圍：：保持儀儀表的的輸入入量和和輸出出信號號為線線性關(guān)關(guān)系時時，輸輸入量量的允允許變變化范范圍。。在動動態(tài)量量測中中，對對儀表表的線線性度度應(yīng)嚴嚴格要要求，，否則則將對對量測測結(jié)果果引起起較大大的誤誤差。。9.頻響特性：指儀器在不同頻頻率下靈敏度的的變化特性，常常以頻響曲線(一般以對數(shù)頻率率值為橫坐標，，以相對靈敏度度為縱坐標)表示。在進行高高頻動態(tài)量測時時，應(yīng)將使用頻頻率限制在頻響響曲線的平坦部部分以免引起過過大的量測誤差差。對于傳感器器，提高其自振振頻率將有助增增加使用頻率范范圍。10.相移特性：振動參量經(jīng)傳感感器轉(zhuǎn)換成電信信號或經(jīng)放大、、記錄后在時間間上產(chǎn)生的延遲遲叫相移。若相相移特性隨頻率率而變化，則對對于具有不同頻頻率成份的復(fù)合合振動將引起輸輸出電量的相位位失真。常以儀儀器的相頻率特特性曲線來表示示其相移特性。。在使用頻率范范圍內(nèi)，輸出信信號相對于輸出出信號的相位差差應(yīng)不隨頻率改改變而變化。量測儀表的主要要性能指標(1)試驗前進行檢查查、標定和必要要的誤差修正。。(2)采用電阻應(yīng)變儀儀進行應(yīng)變測試試時，粘貼電阻阻片的人員應(yīng)具具有一定的經(jīng)驗驗，要根據(jù)現(xiàn)場場溫度，濕度等等條件選擇貼片片及防潮工藝，，盡量選用與觀觀測應(yīng)變部位相相同的材料制作作溫度補償片。。補嘗片應(yīng)盡量量靠近應(yīng)變片設(shè)設(shè)置。(3)采用千分表觀測測結(jié)構(gòu)表面應(yīng)變變時，在不影響響觀測的前提下下，應(yīng)盡量使千千分表軸線靠近近結(jié)構(gòu)表面，以以減小測試誤差差。(4)儀表、設(shè)備容易易受到碰撞擾動動的部位應(yīng)加保保護設(shè)備、系保保險繩或設(shè)置醒醒目的標志，以以保證儀表正常常工作。儀表的檢查與安安裝調(diào)試(5)儀表安裝工作一一般應(yīng)在加載試試驗前完成，但但亦不應(yīng)安裝過過早，以免儀器器受損和遺失。。注意儀表安裝裝位置和方法的的正確與否。安安裝完畢應(yīng)由有有測試經(jīng)驗的人人員進行檢查，，有時可利用過過往車輛來觀察察儀表工作是否否正常。(6)儀表安裝完畢后后，一般在加載載試驗之前應(yīng)對對各測點進行一一段時間的溫度度穩(wěn)定觀測。中中間可每隔10分鐘讀數(shù)一次，，觀測時間應(yīng)盡盡量選擇與加載載試驗相同的氣氣候條件或選擇擇加載試驗前夕夕。這一觀測成成果用于衡量加加載試驗時外界界氣候條件對觀觀測造成的誤差差影響范圍。或或用于測點的溫溫度影響修正。。儀表的檢查與安安裝調(diào)試(1)采用人工讀表時時，儀表的測讀讀應(yīng)準確、迅速速，并記錄在專專門的表格上，，以便于資料的的整理和計算。。記錄者應(yīng)對所所有測點量測值值變化情況進行行檢查，看其變變化是否符合規(guī)規(guī)律，尤其應(yīng)著著重檢查第一次次加載時量測值值變化情況。對對工作反常的測測點應(yīng)檢查儀表表安裝是否正確確，并分析其他他可能影響其正正常工作的原因因，及時排除故故障。對于控制制測點應(yīng)在故障障排除后，重復(fù)復(fù)一次加載測試試項目。(2)采用計算機自動動采集系統(tǒng)讀數(shù)數(shù)記錄時，應(yīng)利利用系統(tǒng)實時監(jiān)監(jiān)測功能對控制制點的應(yīng)變或位位移進行監(jiān)控，，對測試結(jié)果異異?，F(xiàn)象應(yīng)及時時查明原因并采采取補救措施。。(3)儀器安裝完畢后后，一般在加載載試驗之前應(yīng)對對各測點進行一一段時間的溫度度穩(wěn)定觀測，中中間可每隔10分鐘讀數(shù)一次。。觀測時間應(yīng)盡盡可能選擇與加加載試驗相同的的外界氣候條件件或選擇加載試試驗前夕。這一一觀測成果用于于衡量加載試驗驗時外界氣候條條件對觀測造成成誤差的影響范范圍，或用于測測點的溫度影響響修正。試驗觀測與記錄錄靜載試驗測試數(shù)據(jù)實時處處理分析在加載試驗過程程中，應(yīng)對結(jié)構(gòu)構(gòu)變位（應(yīng)變））較大的測點進進行穩(wěn)定觀測，，并將最后一個個5分鐘的增量與第第一個5分鐘的增量進行行比較，以判定定結(jié)構(gòu)變位（應(yīng)應(yīng)變）是否穩(wěn)定定。試驗前，應(yīng)通過過分級加載計算算確定各荷載工工況下主要控制制截面測點的應(yīng)應(yīng)變或變位理論論計算值，加載載過程中應(yīng)及時時將理論值與實實測值進行比較較。對結(jié)構(gòu)變位或應(yīng)應(yīng)變較大的測點點，應(yīng)實時繪制制測點變位或應(yīng)應(yīng)變與荷載的關(guān)關(guān)系曲線，以分分析結(jié)構(gòu)所處的的工作狀態(tài)。對于技術(shù)狀況較較差的橋跨結(jié)構(gòu)構(gòu)，應(yīng)實時繪制制橋跨結(jié)構(gòu)撓度度縱橋向或橫橋橋向分布曲線，，以分析橋跨結(jié)結(jié)構(gòu)的整體工作作性能。靜載試驗的加載控制與安安全措施人員安全儀表設(shè)備安全橋梁結(jié)構(gòu)安全動力荷載試驗脈動試驗行車試驗跳車激振試驗剎車試驗動載試驗的項目目內(nèi)容包括：(1)檢驗橋梁結(jié)構(gòu)在在動力荷載作用用下的受迫振動動特性，如橋梁梁結(jié)構(gòu)動位移、、動應(yīng)力、沖擊擊系數(shù)的行車試試驗。(2)測定橋梁結(jié)構(gòu)的的自振特性，如如結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的的自振頻率、振振型和阻尼比等等的脈動試驗或或跳車激振試驗驗。動載試驗的分類類荷載試驗成果分析與與評定靜載試驗效率結(jié)構(gòu)工作狀況評評定分析裂縫及其擴展情情況的評定分析析橋梁靜載試驗報告的編制一、試驗概況二、試驗的目的的三、試驗方案設(shè)設(shè)計四、試驗日期及及試驗的過程五、各項試驗達達到的精度六、試驗成果與與分析七、試驗記錄摘摘錄八、技術(shù)結(jié)論九、經(jīng)驗教訓(xùn)十、有關(guān)圖片、、照片淮園路景觀橋承承載能力試驗1、項目概況2、檢測目的及內(nèi)容容3、荷載試驗依據(jù)4、靜載試驗5、荷載試驗綜合結(jié)結(jié)論6、試驗后外觀檢查查7、結(jié)論目錄31項目概況該橋梁為6m+10m+6m三室箱涵，車行行道為雙向四車車道，設(shè)計車速速為40km/h，道路總寬度為為42m，其中車行道15m。設(shè)計荷載：汽車車荷載為公路-Ⅰ級。32檢測目的及內(nèi)容容試驗?zāi)康模和ㄟ^檢測、計算算和荷載試驗，，檢驗橋跨結(jié)構(gòu)構(gòu)的強度和剛度是否滿足設(shè)計計和規(guī)范要求；；對橋梁的安全全狀態(tài)和能否滿足的承載等級級做出評估.(2)通過荷載試驗建建立橋梁初始技技術(shù)檔案。試驗內(nèi)容：(1)在靜載作用下測測試橋梁各控制制部位的應(yīng)變；；(2)在靜載作用下測測試橋梁控制部部位的豎向位移移（撓度）值。。33荷載試驗依據(jù)1、《公路橋梁承承載能力檢測評評定規(guī)程》JTG/TJ21-2011；2、《混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)試驗方法標準準》GB50152-2012；3、本橋的相關(guān)資資料。34靜載試驗采用有限元分析析軟件建立空間間實體模型進行行結(jié)構(gòu)分析計算算，采用實體單單元solid45模擬混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)，共建立47580個節(jié)點，劃分34560個單元。測試方案的制定定35靜載試驗根據(jù)主梁內(nèi)力計計算結(jié)果選擇中中間涵洞1/2跨截面作為測試試正彎矩截面，，選取中間腹板板與頂板交接面面作為測試負彎彎矩截面。測試方案的制定定36靜載試驗根據(jù)主梁ANSYS內(nèi)力計算分析。應(yīng)變計采用：振弦式應(yīng)變計撓度計：采用千分表測點布置方案37靜載試驗根據(jù)主梁ANSYS內(nèi)力計算分析得。采用22噸的載重車，荷荷載效率系數(shù)達達到98.1%。滿足規(guī)范要求求荷載布載方案38靜載試驗根據(jù)主梁ANSYS內(nèi)力計算分析得。采用22噸的載重車