延壶S303二级公路第八合同段K106+670大桥桥梁荷载试验报告.docx
- 文档编号:25008490
- 上传时间:2023-06-03
- 格式:DOCX
- 页数:25
- 大小:316.86KB
延壶S303二级公路第八合同段K106+670大桥桥梁荷载试验报告.docx
《延壶S303二级公路第八合同段K106+670大桥桥梁荷载试验报告.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《延壶S303二级公路第八合同段K106+670大桥桥梁荷载试验报告.docx(25页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
延壶S303二级公路第八合同段K106+670大桥桥梁荷载试验报告
报告编号:
SXGSJC/BG-QL-2008-012
延壶S303二级公路第八合同段K106+670大桥
桥梁荷载试验报告
陕西高速公路工程试验检测有限公司
二〇〇八年九月
报告编号:
SXGSJC/BG-QL-2008-012
延壶S303二级公路第八合同段K106+670大桥
桥梁荷载试验报告
报告
年月日
审核
年月日
签发
年月日
报告附件
无
----
陕西高速公路工程试验检测有限公司
二〇〇八年九月
目录
1概述1
2试验依据1
3试验目的和内容2
3.1试验目的2
3.2试验内容2
4主要仪器设备2
5静载试验3
5.1结构计算3
5.2测试截面3
5.3测点布置3
5.4试验荷载4
5.5试验工况5
5.6试验的实施过程8
6动载试验8
7结果分析8
7.1结构检算结果8
7.2静载试验结果9
7.3动载试验结果17
8结论18
延壶S303二级公路第八合同段K106+670.00大桥
桥梁荷载试验报告
1概述
K106+670.00大桥位于省道(S303)延安至壶口段K106+670.00处,桥梁起点桩号K106+545.904,终点桩号K106+798.764,全长252.98米。
上部结构为3×30+2×30+3×30米先简支后连续部分预应力混凝土箱形梁,桥面宽度:
0.5米(防护栏)+8.5米(行车道)+0.5米(防护栏)。
下部结构采用双柱式桥墩,钻孔(挖孔)灌注桩基础,桥台为U型桥台,扩大基础。
桥梁第1~3孔位于直线上,第4~8孔位于R=800m的圆曲线内,墩台径向布置。
设计荷载:
公路-II级。
为评价该桥的承载能力和施工质量,为该桥竣工验收提供技术资料,受宝鸡市宝天高速公路建设管理处委托,陕西高速公路工程试验检测有限公司对该桥进行现场荷载试验。
现场检测工作在业主、监理、施工单位三方的共同配合下,于2008年6月23日顺利完成。
2试验依据
(1)交通部:
《公路桥梁承载能力检测评定规程(报批稿)》.2004;
(2)交通部科研院:
《大跨径混凝土桥梁的试验方法(最终建议)》.1982;
(3)交通部:
《公路桥涵设计通用规范(JTJD60-2004)》.2004;
(4)交通部:
《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTJD62-2004)》.2004;
(5)陕西省交通厅:
《陕西省公路工程竣(交)工验收办法实施细则》(DBJTJ/T-003-2005);
(6)西安公路研究所:
K106+670.00惠洛沟大桥施工图纸。
3试验目的和内容
3.1试验目的
(1)通过静载试验,测试桥跨结构在静载作用下的应变、挠度,观察裂缝的开展情况,评价结构构件的强度、刚度和抗裂性能;
(2)通过动载试验测定结构在动荷载作用下自振频率,对结构的动力性能进行评价;
(3)根据静载和动载测试结果综合评价该桥的整体承载能力和施工质量。
3.2试验内容
(1)各工况测试控制截面砼的应变;
(2)各工况测试控制截面的挠度;
(3)测试结构的自振频率;
(4)观测桥梁结构在各工况荷载作用下裂缝的开展情况;
(5)全桥各孔异常变形观察。
4主要仪器设备
本次荷载试验采用的主要仪器、设备见表1。
表1荷载试验采用的主要仪器、设备
序号
仪器设备名称
型号
仪器编号
1
静态应变测试系统
DH-3816
QL0147-001-02
2
机电百分表
WBD-50
GF051-01-12
3
裂缝观测仪
SW-LW-101
QL0153-007-01
4
动态信号采集分析系统
DEWE-BOOK-8
QL0148-002-01
5
拾振器
891-4
GF052-01
6
动态应变测试系统
DEWE-BOOK-8
QL0148-002-02
5静载试验
5.1结构计算
为了确定该桥的承载能力,检测前对该桥上部结构进行了计算。
检算根据施工单位提供的施工图纸,用桥梁结构专用计算程序公路桥梁结构设计系统GQJS9.3和桥梁结构检测分析系统进行对比计算,并将计算结果作为荷载试验的理论计算结果。
5.2测试截面
测试截面选择桥梁在使用活载作用下内力最不利的截面。
按照施工图进行分析计算,该桥在设计荷载作用下的最大正弯矩和最大挠度将发生在各孔的跨中截面。
依据计算结果和《大跨径混凝土桥梁的试验方法》的建议和要求,应变测试截面选择在第7孔、第8孔跨中截面和7号墩墩顶截面,挠度测试截面选择在第7孔、第8孔跨中截面,如图1所示。
图1测试截面位置示意图
5.3测点布置
为了测试箱梁在试验荷载下的应力(应变)状况,分别在第7、8孔的跨中截面和7号墩墩顶截面每片箱梁布置应变测点,具体位置和编号见图2(不含补偿片)。
为了测量板梁在试验荷载下的变形情况,在第7、8孔的跨中截面处每片箱梁的梁底布设挠度测点,具体位置见图2。
为了扣除支座变形对测量结果的影响,在两端支座处箱梁底板各布设一个挠度测点对支座变形进行观测。
图2应变与挠度测点位置示意图
5.4试验荷载
根据《大跨径混凝土桥梁的试验方法》中的规定,静力试验荷载的效率系数η的取值范围为1.05≥η≥0.8
其中η=Sstat/(S×(1+μ))
经过计算确定,本次试验共需要4辆三轴载重汽车。
试验前对每辆车都进行配重,并记录下各辆车的实际轴重、总重、轮间距和轴间距,详见表2。
应力分析计算过程中的车辆荷载都是按实际的轴距、轮距和轴重取值的。
表2试验用车辆的参数表
车号
轴重(吨)
轴间距(米)
前轴重
中轴重
后轴重
总重
前-中
中-后
1号车
7.44
14.87
14.87
37.18
3.50
1.30
2号车
7.40
14.78
14.78
36.98
3号车
7.40
14.80
14.80
37
4号车
7.5
8.5
21.4
37.4
1.95
3.9
合计
29.74
52.95
65.85
148.56
5.5试验工况
静载试验共分为7种试验工况,各工况均采用两辆车加载。
各工况中汽车荷载的位置如下:
工况1:
第8孔跨中截面最大正弯矩中载工况。
顺桥向按跨中截面最大正应力和最大挠度的最不利位置布载,横桥向对称布载。
工况2:
第8孔跨中截面最大正弯矩左偏载工况。
顺桥向布载位置与工况1相同,横桥向为偏左布载。
工况3:
第7号墩墩顶截面最大负弯矩中载工况。
顺桥向按墩顶截面最大正应力最不利位置布载,横桥向对称布载。
工况4:
第7号墩墩顶截面最大负弯矩左偏载工况。
顺桥向布载位置与工况3相同,横桥向为偏左布载。
工况5:
第7孔跨中截面最大正弯矩中载工况。
顺桥向按跨中截面最大正应力和最大挠度的最不利位置布载,横桥向对称布载。
工况6:
第7孔跨中截面最大正弯矩左偏载工况。
顺桥向布载位置与工况5相同,横桥向为偏左布载。
工况7:
全桥异常变形观察工况。
按正弯矩最不利加载位置布置车列沿全桥慢速行驶。
观察荷载作用下不同部位的混凝土是否出现开裂现象及桥跨结构是否出现异常变形。
各工况车辆加载位置详见图3和图4。
上述各工况中试验荷载对观测截面产生的荷载效应与设计标准活荷载效应的最大值的荷载效率见表3。
表3静载试验荷载效率一览表
工况
控制
指标
试验荷载计
算值①
设计荷载计算值②
荷载效率η
⑤=①/②
第8孔跨中截面最大正弯矩工况
跨中弯矩(kN·m)
4659
4715
0.988
7号墩墩顶截面最大负弯矩工况
墩顶负弯矩(kN·m)
-3711
-3891
0.954
第7孔跨中截面最大正弯矩工况
跨中弯矩(kN·m)
3985
3964
1.005
注:
该桥全桥设计荷载采用公路II级。
汽车荷载效应计算考虑了车道折减系数和冲击系数。
试验荷载效应的计算值和标准活荷载效应的计算值中均未计入偏载的影响。
工况7仅进行观察,不实测数据。
由表3可见,各工况测试截面在试验荷载下的弯矩值均超过设计荷载效应的0.8以上,低于或略高于上限值1.05,符合《大跨径混凝土桥梁的试验方法》的规定,保证了试验的有效性。
图3各工况车辆顺桥向布置示意图
图4各工况加载车辆的横桥向布置
5.6试验的实施过程
2008年6月23日下午,完成了如下各项准备工作:
(1)按应变和位移测点布置方案进行放样。
对应变测点位置进行打磨、找平处理后,粘贴电阻应变片并焊接导线。
在位移测点架设机电百分表,并与应变平衡箱进行导线连接。
(2)根据计算和车辆配重结果,对各工况车辆加载位置划线放样。
(3)进行联机调试,用一辆汽车进行预加载,以检验各测点应变片、机电百分表及应变平衡箱工作的可靠性。
本次静载试验每一工况分两次逐级加载。
在检测过程中,为减少混凝土流变特性对测读结果的影响,各级荷载到位后关闭汽车发动机5分钟以上,待结构变形完全稳定后再测取数据,并将所测的最大挠度和应变与理论计算结果进行比较,确信安全。
若检测过程中发现数据出现异常,立即卸掉加载车辆,以防发生意外事故。
每次卸载后至下一次加载的间隔时间均不少于10分钟。
同一工况按上述加载、卸载程序重复进行测试,直至两次测试结果相对误差不超过5%,该工况测试完成,可以进行下一工况测试。
6动载试验
为了有效地测取结构的动力性能,应将测点布置在一阶、二阶振型中振幅较大的位置。
依据主桥振型图确定,在第8孔的跨中截面处安装加速度传感器。
采用过往两辆加载车辆跑车激振后,测取桥跨结构的振动信号,分析自振频率。
7结果分析
7.1结构检算结果
为了确保计算的准确性,荷载作用下的应力按空间有限元方法计算,采用结构静、动力分析通用程序JFDJ完成计算,内力和应变的计算值具有较高的准确性,为正确地分析试验结果和评估结构状况奠定了基础。
结果详见静载和动载结果分析中的计算值。
7.2静载试验结果
该桥第7、8孔在各工况试验荷载作用下各测点的挠度实测值、计算值对比详见表4,各测点的应变实测值、计算值对比详见表5。
该桥第7、8孔在各工况试验荷载作用下各测点的挠度实测值与计算值对比曲线见图5、6、7,各测点的应变实测值与计算值对比详见图8、9、10。
表4各工况挠度计算值、实测值与校验系数
荷载工况
测点位置
挠度计算值(mm)①
挠度实测值(mm)
校验系数⑤=④/①
截面
测点
第一次②
第二次③
平均值④
位置
编号
工况1:
最大正弯矩中载工况
8孔跨中截面
51
8.15
3.61
3.61
3.61
0.443
52
8.46
3.62
3.62
3.62
0.428
53
8.19
3.61
3.61
3.61
0.441
7孔跨中截面
54
-3.07
-0.97
-0.97
-0.97
0.316
55
-3.06
-0.99
-0.99
-0.99
0.323
56
-3.07
-1.02
-1.03
-1.03
0.334
校验系数平均值
0.381
工况2:
最大正弯矩左偏载工况
8孔跨中截面
51
9.13
5.74
5.74
5.74
0.629
52
8.41
3.60
3.60
3.60
0.428
53
7.27
2.35
2.35
2.35
0.323
7孔跨中截面
54
-3.18
-0.97
-0.97
-0.97
0.306
55
-3.07
-1.06
-1.05
-1.06
0.344
56
-2.96
-0.89
-0.91
-0.90
0.304
校验系数平均值
0.389
续表4各工况挠度计算值、实测值与校验系数
荷载工况
测点位置
挠度计算值(mm)①
挠度实测值(mm)
校验系数⑤=④/①
截面
测点
第一次②
第二次③
平均值④
位置
编号
工况3:
最大负弯矩中载工况
8孔跨中截面
51
3.90
2.63
2.63
2.63
0.674
52
4.12
2.47
2.43
2.45
0.595
53
3.88
1.83
1.83
1.83
0.472
7孔跨中截面
54
2.48
2.05
2.05
2.05
0.827
55
2.69
1.54
1.55
1.55
0.574
56
2.48
0.83
0.83
0.83
0.335
校验系数平均值
0.579
工况4:
最大负弯矩左偏载工况
8孔跨中截面
51
4.59
2.71
2.71
2.71
0.590
52
4.07
2.37
2.33
2.35
0.577
53
3.25
1.04
1.04
1.04
0.320
7孔跨中截面
54
3.09
2.48
2.48
2.48
0.803
55
2.64
1.43
1.45
1.44
0.545
56
1.90
0.96
0.96
0.96
0.505
校验系数平均值
0.557
工况5:
最大正弯矩中载工况
8孔跨中截面
51
-2.66
-1.39
-1.39
-1.39
0.523
52
-2.65
-1.26
-1.27
-1.27
0.478
53
-2.65
-0.63
-0.63
-0.63
0.238
7孔跨中截面
54
6.57
3.43
3.43
3.43
0.522
55
6.89
3.11
3.12
3.12
0.452
56
6.61
2.21
2.21
2.21
0.334
校验系数平均值
0.424
工况6:
最大正弯矩左偏载工况
8孔跨中截面
51
-2.73
-1.70
-1.70
-1.70
0.623
52
-2.65
-1.51
-1.50
-1.51
0.568
53
-2.58
-0.91
-0.91
-0.91
0.352
7孔跨中截面
54
7.53
5.07
5.08
5.08
0.674
55
6.84
3.14
3.15
3.15
0.460
56
5.71
2.31
2.31
2.31
0.405
校验系数平均值
0.514
表5各工况应变计算值、实测值与校验系数
荷载工况
测点
应变计算值(με)①
应变实测值(με)
校验系数⑤=④/①
截面
位置
测点
编号
第一次②
第二次③
平均值④
工况1:
跨中截面最大正弯矩中载工况
跨中
截面
1
104
63
60
62
0.596
2
107
59
60
60
0.561
3
-37
-25
-25
-25
0.676
4
114
51
53
52
0.456
5
112
62
63
63
0.563
6
-38
-27
-29
-28
0.737
7
108
60
57
59
0.546
8
106
62
58
60
0.566
校验系数平均值
0.588
工况2:
跨中截面最大正弯矩左偏载工况
跨中
截面
1
121
88
83
86
0.711
2
121
76
78
77
0.636
3
-33
-16
-17
-17
0.515
4
113
57
57
57
0.504
5
114
62
63
63
0.553
6
-37
-21
-22
-22
0.595
7
91
53
57
55
0.604
8
95
47
46
47
0.495
校验系数平均值
0.577
工况3:
墩顶截面最大负弯矩中载工况
墩顶
截面
9
-61
-38
-37
-38
0.623
10
38
18
20
19
0.500
11
38
20
21
21
0.553
12
-67
-38
-38
-38
0.567
13
39
19
20
20
0.513
14
38
21
20
21
0.553
15
-61
-39
-38
-39
0.639
校验系数平均值
0.564
续表5各工况应变计算值、实测值与校验系数
荷载工况
测点
应变计算值(με)①
应变实测值(με)
校验系数⑤=④/①
截面
位置
测点
编号
第一次②
第二次③
平均值④
工况4:
墩顶截面最大负弯矩左偏载工况
墩顶
截面
9
-78
-46
-46
-46
0.590
10
42
23
23
23
0.548
11
42
24
23
24
0.571
12
-66
-41
-41
-41
0.621
13
34
17
18
18
0.529
14
32
18
19
19
0.594
15
-45
-30
-30
-30
0.667
校验系数平均值
0.589
工况5:
跨中截面最大正弯矩中载工况
跨中
截面
16
88
63
65
64
0.727
17
91
64
65
65
0.714
18
-31
-19
-19
-19
0.613
19
98
64
64
64
0.653
20
96
63
62
63
0.656
21
-32
-20
-21
-21
0.656
22
92
66
65
66
0.717
23
90
64
64
64
0.711
校验系数平均值
0.681
工况6:
跨中截面最大正弯矩左偏载工况
跨中
截面
16
107
79
76
78
0.729
17
106
78
77
78
0.736
18
-29
-18
-17
-18
0.621
19
97
55
53
54
0.557
20
97
75
75
75
0.773
21
-30
-18
-18
-18
0.600
22
74
51
51
51
0.689
23
77
51
51
51
0.662
校验系数平均值
0.671
图5工况1-2各测点挠度实测值与计算值对比曲线
图6工况3-4各测点挠度实测值与计算值对比曲线
图7工况5-6各测点挠度实测值与计算值对比曲线
图8工况1-2各测点应变实测值与计算值对比曲线
图9工况3-4各测点应变实测值与计算值对比曲线
图10工况5-6各测点应变实测值与计算值对比曲线
7.3动载试验结果
K106+670.00大桥第8孔结构计算振型与自振频率见图11。
桥梁结构自振频率计算值和实测值对比见表6。
实测时域曲线和频域分析曲线分别见图12、图13。
一阶振型对应自振频率f1=3.46Hz
二阶振型对应自振频率f2=4.39Hz
三阶振型对应自振频率f3=6.30Hz
图11K106+670.00大桥第8孔结构计算振型图
表6结构自振频率实测值和计算值对比
测试
位置
阶序
自振频率
实测值(Hz)
①
计算值(Hz)
②
校验系数
③=①/②
第8孔跨中
1
4.15
3.46
1.119
2
5.13
4.39
1.169
3
7.08
6.30
1.124
图12K106+670.00大桥动载测试时域曲线
图13K106+670.00大桥动载测试频域分析曲线
由表6可知,该桥第8孔的一阶自振频率为4.15Hz,大于计算值3.46Hz。
表明结构的动刚度满足规范要求。
8结论
(1)由表4可见,试验桥7、8孔跨中截面各工况下的挠度校验系数平均值在0.381~0.579范围内。
该校验系数明显低于《大跨径混凝土桥梁的试验方法》规定的上限值1.05,与同类结构实测结果相比处于正常状态。
各工况卸载后结构的位移回零良好,无明显残余位移。
表明该试验孔在试验荷载作用下处于良好的弹性工作状态,纵向抗弯刚度满足设计要求,并有一定的安全储备。
(2)由表5可见,试验桥7、8孔跨中截面与7号墩墩顶截面各工况下的应变校验系数平均值在0.564~0.681范围内。
该校验系数明显低于《大跨径混凝土桥梁的试验方法》规定的上限值1.05,与同类结构实测结果相比处于正常状态。
各工况卸载后结构的应力回零良好,无明显残余应力。
表明该试验孔在试验荷载作用下处于良好的弹性工作状态,纵向抗弯强度满足设计要求,并有一定的安全储备。
(3)由表4~表5及图5~图10可见,偏载工况下各孔的挠度和应变校验系数均小于1,且实测值较低,左、右侧挠度和应变渐变趋势与理论计算吻合。
表明该桥横向联接性能良好。
(4)在加载测试中,经观察梁体混凝土表面未出现裂缝,表明该桥抗裂性能满足要求。
(5)在工况7加载过程中,桥跨结构未出现异常变形,桥墩未出现异常变位,表明该桥整体结构状况良好。
(6)该桥第8孔上部结构的一阶自振频率为4.15Hz,大于计算值3.46Hz,表明该桥的整体性能和动刚度良好。
综上所述:
我们认为该桥的承载能力和工作性能满足设计要求,可投入正常运营。
陕西高速公路工程试验检测有限公司
2008年3月31日
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 延壶 S303 二级 公路 第八 合同 K106 670 大桥 桥梁 荷载 试验报告