任務(wù)橋梁靜載試驗

《橋梁工程試驗與檢測》TestandMeasuringonBridgeEngineering土木工程檢測技術(shù)專業(yè)土木與交通工程學(xué)院學(xué)習(xí)情境7橋梁荷載試驗任務(wù)描述橋梁靜載試驗的目的，實施階段，現(xiàn)場量測注意事項，結(jié)果評價等內(nèi)容的學(xué)習(xí)任務(wù)要求任務(wù)2橋梁靜載試驗掌握橋梁靜載各階段工作的內(nèi)容，掌握靜載試驗方案設(shè)計，能夠根據(jù)試驗結(jié)果進(jìn)行簡單的結(jié)果評價。一、橋梁靜載荷試驗的方法與程序（一）橋梁靜載試驗?zāi)康臉蛄红o載試驗的目的是按照預(yù)定的試驗?zāi)康暮驮囼灧椒?，將靜止的荷載作用在橋梁上的指定位置，觀測橋梁結(jié)構(gòu)的靜力位移、靜力應(yīng)變、裂縫、沉降等參量的試驗項目，然后根據(jù)有關(guān)規(guī)范和規(guī)程的指標(biāo)，判斷橋梁結(jié)構(gòu)的承載能力以及在荷載作用下的工作性能。一、橋梁靜載荷試驗的方法與程序（一）橋梁靜載試驗?zāi)康男陆蛄海海?）檢驗橋梁設(shè)計施工質(zhì)量；

（2）判定橋梁結(jié)構(gòu)的實際承載力；

（3）驗證橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計理論和設(shè)計方法。舊橋：（1）確定橋梁結(jié)構(gòu)的承載能力及營運(yùn)條件（2）分析橋梁病害原因及其變化規(guī)律一、橋梁靜載荷試驗的方法與程序（二）橋梁靜載試驗的程序一般程序分為三個階段：1.試驗準(zhǔn)備階段2.加載與觀測階段3.測試結(jié)果的分析與評定一、橋梁靜載荷試驗的方法與程序（二）橋梁靜載試驗的程序1.試驗準(zhǔn)備階段試驗準(zhǔn)備階段主要有：資料收集（設(shè)計與竣工資料、養(yǎng)護(hù)與維修記錄等）現(xiàn)場踏勘與外觀檢查（選取受力性能具有代表性的、易進(jìn)行試驗的橋跨結(jié)構(gòu)、選擇合適的量測儀器等）試驗方案制訂與優(yōu)化（選用加載車輛或加載重物，擬定加載位置等）等內(nèi)容一、橋梁靜載荷試驗的方法與程序（二）橋梁靜載試驗的程序2.加載與觀測階段現(xiàn)場實施階段主要包括：現(xiàn)場準(zhǔn)備（測點與載位布置、儀器設(shè)備安裝與調(diào)試等）預(yù)加載試驗（整個試驗觀測系統(tǒng)工作狀況的檢驗與調(diào)試等）正式試驗（數(shù)據(jù)采集、判別與存盤、分級加載、實時監(jiān)測等）等工作一、橋梁靜載荷試驗的方法與程序（二）橋梁靜載試驗的程序3.測試結(jié)果分析與評定試驗結(jié)果分析階段主要是：根據(jù)實際加載載重與載位進(jìn)行理論重計算分析數(shù)據(jù)處理與分析荷載試驗報告編制等

一、試驗對象選擇試驗方案設(shè)計流程二、橋梁靜載試驗方案設(shè)計

三、加載方案設(shè)計

二、理論分析計算

四、觀測內(nèi)容確定

五、測點布置

六、測試儀器選擇二、橋梁靜載試驗方案設(shè)計（一）試驗對象的選擇結(jié)構(gòu)型式與跨度相同：代表性的一孔或幾孔；結(jié)構(gòu)型式不相同：按不同的結(jié)構(gòu)型式分別選取具有代表性的一孔或幾孔；結(jié)構(gòu)型式相同但跨度不同：取跨度最大的一孔或幾孔；對于預(yù)制梁，應(yīng)根據(jù)不同跨度及制梁工藝，按照一定的比例進(jìn)行隨機(jī)抽查試驗。二、橋梁靜載試驗方案設(shè)計（一）試驗對象的選擇試驗對象的選擇還應(yīng)考慮以下條件。試驗孔或試驗墩臺的受力狀態(tài)最為不利；試驗孔或試驗墩臺的破損或缺陷比較嚴(yán)重；試驗孔或試驗墩臺便于搭設(shè)腳手支架，布置測點及加載。 二、橋梁靜載試驗方案設(shè)計（二）理論分析計算?理論分析計算包括試驗橋跨的設(shè)計內(nèi)力計算 和試驗荷載效應(yīng)計算兩個方面。設(shè)計圖紙設(shè)計荷載計算模型

設(shè)計內(nèi)力 荷載效應(yīng)控制截面二、橋梁靜載試驗方案設(shè)計（二）理論分析計算?常見橋型控制截面設(shè)計內(nèi)力及觀測內(nèi)容

設(shè)計內(nèi)力

支點截面的剪力（曲線梁：支點扭矩）簡支梁應(yīng)變觀測變形觀測

跨中截面應(yīng)變 支點、L/4、 跨中、L3/4（曲線梁跨中扭轉(zhuǎn)角）二、橋梁靜載試驗方案設(shè)計（二）理論分析計算?常見橋型控制截面設(shè)計內(nèi)力及觀測內(nèi)容

設(shè)計內(nèi)力

邊跨（次邊跨）跨中彎矩、剪力

連續(xù)梁橋連續(xù)剛構(gòu)橋應(yīng)變觀測變形觀測

中跨跨中、中支點、 近中支點的邊跨跨中支點沉降，各跨L/4、 跨中、L3/4

21二、橋梁靜載試驗方案設(shè)計（二）理論分析計算?常見橋型控制截面設(shè)計內(nèi)力及觀測內(nèi)容

設(shè)計內(nèi)力

墩身控制截面的彎矩與軸力；T型剛構(gòu)應(yīng)變觀測變形觀測

固端根部截面、墩身控制截面的應(yīng)變 懸臂端部的撓度、 墩頂截面的水平 位移與轉(zhuǎn)角二、橋梁靜載試驗方案設(shè)計（二）理論分析計算?常見橋型控制截面設(shè)計內(nèi)力及觀測內(nèi)容

設(shè)計內(nèi)力中承式、下承式還包括吊桿的軸力； 上承式還包括立柱的軸力拱橋應(yīng)變觀測變形觀測

拱腳、L/4、跨中、L3/4處拱肋 或拱圈截面；中承式或下承式，還應(yīng)測試吊桿的應(yīng)變； 系桿拱，還應(yīng)測試系桿的內(nèi)力變化；

拱腳、L/4、跨中、L3/4處拱肋或拱圈； 墩臺頂?shù)膿隙扰c水平位移；

二、橋梁靜載試驗方案設(shè)計（二）理論分析計算?常見橋型控制截面設(shè)計內(nèi)力及觀測內(nèi)容

二、橋梁靜載試驗方案設(shè)計（二）理論分析計算?常見橋型控制截面設(shè)計內(nèi)力及觀測內(nèi)容

二、橋梁靜載試驗方案設(shè)計試驗加載計算是檢測工程師必備的技能之一，一般通過midascivil、橋博V3等有限元程序建立平面或空間的有限元模型，計算測試斷面的內(nèi)力和變形控制值，確定靜力加載效率等。（二）理論分析計算?加載效應(yīng)

二、橋梁靜載試驗方案設(shè)計試驗荷載的布置一般情況下要求加載圖式應(yīng)與設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)荷載簡圖一致，但條件一般無法滿足，在不影響試驗主要目的的前提下，可采用與設(shè)計計算簡圖不同的等效加載圖式，但試驗荷載與設(shè)計荷載實際上不能完全相同，規(guī)范規(guī)定為保證試驗效果及試驗結(jié)果的精度，在選擇試驗荷載大小及加載位置時采用荷載載試驗效率。（二）理論分析計算?加載效應(yīng)

式中：SS——靜力試驗荷載作用下，某一加載試驗項目對應(yīng)的加載控制截面內(nèi)力、應(yīng)力或變位的最大計算效應(yīng)值；

S’——檢算荷載產(chǎn)生的同一加載控制截面內(nèi)力、應(yīng)力或變位的最不利效應(yīng)計算值；

——按規(guī)范取用的沖擊系數(shù)值；

ηq——靜力試驗荷載效率。靜載試驗效率系數(shù)應(yīng)滿足0.95～1.05。二、橋梁靜載試驗方案設(shè)計（二）理論分析計算?靜載試驗效率系數(shù)

式中：Sd——動力試驗荷載作用下控制截面最大計算內(nèi)力值；

S——設(shè)計控制截面最大內(nèi)力計算值；ηd值一般采用1二、橋梁靜載試驗方案設(shè)計（二）理論分析計算?動載效率系數(shù)ηd

二、橋梁靜載試驗方案設(shè)計（三）加載方案設(shè)計1）加載設(shè)備選擇常用加載設(shè)備：

車輛荷載、重物、專用加力架?加載是橋梁靜載試驗重要的環(huán)節(jié)之一，包括加載設(shè)備的選用，加載、卸載程序的確定以及加載持續(xù)時間三個方面。二、橋梁靜載試驗方案設(shè)計（三）加載方案設(shè)計注意兩點：?一是對于加載車輛應(yīng)嚴(yán)格稱重，實際車輛與計算相差不超過5%；?二是盡可能采用與標(biāo)準(zhǔn)車相近的加載車輛；確保車軸距離與計算相同。1）加載設(shè)備選擇—車輛荷載二、橋梁靜載試驗方案設(shè)計（三）加載方案設(shè)計?重物：鑄鐵塊、預(yù)制塊、沙包、水箱；?流程：逐級增加，控制截面設(shè)計內(nèi)力達(dá)到加載效率；?缺點：加載時間較長；?應(yīng)用：一般用于現(xiàn)場單片梁試驗、人行天橋靜載試驗等場合。1）加載設(shè)備選擇—重物加載二、橋梁靜載試驗方案設(shè)計（三）加載方案設(shè)計2）加載卸載程序?為獲得應(yīng)變和變形隨荷載增加的連續(xù)關(guān)系曲線，防止意外破壞，應(yīng)采用科學(xué)嚴(yán)密的加載卸載程序。?加載卸載程序就是試驗進(jìn)行期間荷載與時間的關(guān)系，如加載速度的快慢、分級荷載量值的大小、加卸載的流程等等。二、橋梁靜載試驗方案設(shè)計（三）加載方案設(shè)計?基本原則：?1.分級。《方法》規(guī)定：一般情況不少于4級、車輛較少時不少于3級、特殊情況（如測開裂荷載）還應(yīng)更細(xì)。?2.預(yù)加載。相當(dāng)于演習(xí)，發(fā)現(xiàn)組織、儀器等方面問題，新結(jié)構(gòu)可消除支點沉降、支座壓縮等非彈性變形。?3.監(jiān)測。試驗過程中密切監(jiān)測結(jié)構(gòu)的反應(yīng)。特別是有缺陷橋梁，應(yīng)分級更細(xì)、密切監(jiān)測、保障安全。?4.注意卸載過程。卸載可分2～3級，并盡量使卸載的部分工況與加載的部分工況相對應(yīng)，以便進(jìn)行校核2）加載卸載程序二、橋梁靜載試驗方案設(shè)計（三）加載方案設(shè)計?5.加載車輛位置應(yīng)盡可能靠近測試截面內(nèi)力影響線的峰值處，以便用較少的車輛來產(chǎn)生較大的試驗荷載效應(yīng)，從而節(jié)省試驗費用與測試時間。同時，加載車輛位置還應(yīng)盡可能兼顧不同測試截面的試驗荷載效應(yīng)，以減少加載工況與測試工作量，如三跨連續(xù)梁中跨跨中截面的加載與中支點截面的加載就可以互相兼顧。此外，對于直線橋跨每級荷載應(yīng)盡可能對稱于橋軸線，以便利用對稱性校核測試數(shù)據(jù)，減少測試工作量。40二、橋梁靜載試驗方案設(shè)計（三）加載方案設(shè)計3）

加載時間?減少溫度對結(jié)構(gòu)影響：溫度補(bǔ)償措施。?穩(wěn)定的晚22時至次日凌晨6時之間；?一般情況下，試驗時每級荷載持續(xù)時間應(yīng)不小于15分鐘方可進(jìn)行觀測；卸載后觀測殘余變形、殘余應(yīng)變的時間間隔應(yīng)不小于30分鐘。二、橋梁靜載試驗方案設(shè)計（四）觀測內(nèi)容?變形可以分兩大類：整體變形；局部變形?整體變形：反映結(jié)構(gòu)整體性能；?如梁的撓度、轉(zhuǎn)角，索塔的水平變位?局部變形：結(jié)構(gòu)局部工作狀態(tài)；?如裂縫、纖維變形二、橋梁靜載試驗方案設(shè)計（四）觀測內(nèi)容二、橋梁靜載試驗方案設(shè)計（五）測點布置

?測點布置應(yīng)遵循必要、適量、方便觀測的 基本原則。?1.具有較強(qiáng)的代表性（控制截面）；?2.要有目的性，不宜過多；?3.便于儀表的安裝與集中方便觀測讀數(shù)；?4.布置一定數(shù)量的校核性測點；?5.結(jié)構(gòu)對稱互等原理來進(jìn)行數(shù)據(jù)分析校（六）測試儀器選擇?1.滿足測試精度的要求?2.根據(jù)環(huán)境條件選擇儀器?3.種類精減，盡可能用同一類型儀器?4.具備足夠量程?5.考慮測試條件、環(huán)境因素二、橋梁靜載試驗方案設(shè)計?靜載試驗現(xiàn)場組織是實現(xiàn)預(yù)定的試驗方案的重要保證，其內(nèi)容包括：

1、試驗前現(xiàn)場準(zhǔn)備工作；

2、加載測試工作；

3、現(xiàn)場清理。46三、試驗現(xiàn)場組織試驗現(xiàn)場組織1.試驗前準(zhǔn)備工作（1）搭設(shè)腳手架、使用升降設(shè)備布置測點、安裝儀表或進(jìn)行讀數(shù)（2）儀器儀表、加載設(shè)備的檢查標(biāo)定工作（3）應(yīng)變測點的放樣定位（4）變形測點的定位布置47（一）現(xiàn)場準(zhǔn)備及測試工作安排三、試驗現(xiàn)場組織（5）加載位置的放樣定位（6）注意測試元件、測試導(dǎo)線的防護(hù)，試驗開始前應(yīng)封閉交通（7）試驗領(lǐng)導(dǎo)組織，進(jìn)行人員分工安排（8）正式加載前，要進(jìn)行預(yù)加載，以檢查儀器的工作狀態(tài)481.試驗前準(zhǔn)備工作（一）現(xiàn)場準(zhǔn)備及測試工作安排三、試驗現(xiàn)場組織2.試驗工作（1）指揮汽車行駛到指定位置；（2）每臺儀器配備人員進(jìn)行觀測記錄，實測值與對應(yīng)的理論計算值進(jìn)行比較；（3）結(jié)構(gòu)反應(yīng)穩(wěn)定后，不同類別的測試項目 應(yīng)變、變形、裂縫）應(yīng)在同一時間進(jìn)行讀數(shù)；（4）試驗進(jìn)行過程中，注意不要觸動測試元件及測量導(dǎo)線；（一）現(xiàn)場準(zhǔn)備及測試工作安排三、試驗現(xiàn)場組織?3.現(xiàn)場清理（1）清理儀器儀表及可重復(fù)利用的測試元件，回收測試導(dǎo)線。（2）清理現(xiàn)場，開放交通。（3）對于進(jìn)行了打磨或局部改造的應(yīng)變測 點，要用混凝土或環(huán)氧沙漿進(jìn)行修補(bǔ)。50（一）現(xiàn)場準(zhǔn)備及測試工作安排三、試驗現(xiàn)場組織(二)加載控制及終止條