沱河大桥梁荷试验方案定稿.docx

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沱河大桥梁荷试验方案定稿

沱河大桥

荷载试验方案

方案编写：

方案审核：

成都市公路工程试验检测中心有限责任公司

2012-12月

目录

1工程概况1

2检测依据2

3检测目的3

4检测内容3

4.1静载试验3

4.2动载试验3

5试验检测一般流程4

6荷载试验5

6.1静载试验5

6.2动载试验11

7主要检测仪器12

8试验组织及安全措施13

8.1试验组织13

8.2安全措施13

9另需配合的事项13

1工程概况

沱河大桥上部结构20m现浇预应力混凝土连续箱梁及预制30m先简支后结构连续T梁。

下部结构桥墩采用双柱式圆柱墩，桥台采用重力式U型桥台；基础采用钻孔灌注桩基础及明挖扩大基础。

桥梁中心桩号为K56+808，全长251.0m，桥面标准宽度为净9.0m+2×0.5m（整体式防撞墙）。

本桥上部结构采用4-20m现浇预应力混凝土连续箱梁+4-30m预制预应力混凝土连续T梁+2-20m现浇预应力混凝土连续箱梁，下部结构采用双柱式墩和重力式桥台，基础采用钻孔灌注桩基础及明挖扩大基础。

桥梁平面K56+682~K56+759.22位于R=110m、Ls=50m的平曲线内；K56+893.24~K56+933位于R=80m、Ls=50m的平曲线内，其余均位于直线段内。

纵面位于i=2.750%的上坡段内。

全桥分三联，在两岸桥台台口设CD-80型伸缩缝，4、8号墩处设CD-120型伸缩缝。

箱梁设置GPZ（Ⅱ）2.5、5.0盆式支座，T梁设置GPZ（Ⅱ）2.5盆式支座及GJZF[4]300×450×49mm滑板式橡胶支座。

该桥立面如图1.1。

图1.1沱河大桥立面图（单位：

cm）

图1.2沱河大桥箱梁跨中横断面示意图

图1.3沱河大桥箱梁支点处横断面示意图

图1.4沱河大桥T梁跨中横断面示意图

图1.5沱河大桥T梁支点处横断面示意图

设计标准：

荷载等级

汽车：

公路-Ⅱ级

桥面宽：

10m

桥面横坡:

双向2％

2检测依据

1）《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）

2）《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）

3）《公路圬工桥涵设计规范》（JTGD61-2005）

4）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）

5）《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD63-2007）

7）《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50-2011）

8）《公路桥梁承载能力检测评定规程》（JTG/TJ21-2011）

9）甲方提供的相关资料

参考依据

10）《公路工程抗震设计规范》（JTJ004-89）

11）《大跨径混凝土桥梁的试验方法》（YC4-4/1982）；

3检测目的

本次试验性质为桥梁建成（竣）工后的验收荷载试验，达到以下目的：

（1）检验试验桥跨结构实际承载能力、结构变形及抗裂性能是否满足设计及有关技术规范的要求，结合理论计算分析结果，评定桥梁当前技术状态是否满足设计要求；

（2）了解结构的实际受力状况和工作状况，为日后桥梁营运、养护及管理提供科学依据；

（3）通过动载试验了解桥跨结构固有振动特性及其在长期运营荷载阶段的动力性能，确定其使用条件和注意事项。

（4）为交（竣）工验收提供科学的基础数据，并为后期检测提供参考数据。

4检测内容

4.1静载试验

（1）桥梁控制截面应力（应变）检测；

（2）桥梁控制截面挠度检测；

（3）试验过程中空心板控制截面附近区域裂缝检测。

4.2动载试验

选取第一、六跨进行动载试验，动载试验用于了解桥梁结构自身的动力特性和抵抗受迫振动和突发荷载的能力。

其主要项目应包括：

测定桥梁结构的自振特性，如结构或构件的固有频率、阻尼比、振型等；检验桥梁结构在动力荷载作用下的受迫振动特性，如动应变幅值、冲击系数、振动加速度等。

动载试验内容包括：

（1）脉动试验

（2）无障碍行车试验

（3）制动试验

（4）跳车试验

5试验检测一般流程

桥梁试验检测一般的流程如下图5.1所示：

图5.1试验检测工作流程图

6荷载试验

6.1静载试验

6.1.1荷载试验准备

（1）试验孔选择

试验孔的选择主要综合考虑以下条件：

该跨计算受力最不利；

该跨便于搭设脚手架及设置测点或试验加载实施。

荷载试验工程试验孔布置图如图6.1所示。

遵循以上几点选跨原则及和业主要求本次静载试验跨选择第一联（箱梁）选两跨三个断面、第二联（T梁）选两跨3个断面，共计6个断面。

（2）仪器设备选择

根据观测项目需要选择仪器设备时，应从实际需要出发选择满足测试精度要求的仪器设备。

仪器设备要有足够的量程、型号规格要一致，种类尽可能少一些。

桥梁静载试验时需测结构的应变、位移、裂缝等物理量，需选择适当的仪器进行量测。

位移测量：

位移测量的方法分为两类：

一类是接触式测量，主要采用的仪器有位移计、百分表等；另一类是非基础测量，多采用光学测量，如精密水准测量，全站仪测量等，常用设备有：

精密水准仪、全站仪等。

应变测量：

应变测量分两种情况，即桥梁结构主应力方向已知或未知两种情况。

对于前者只需在应力方向单向布设仪器；后者如弯剪共同作用区，截面形状不规则或有突变的位置。

当测定这些部位的平面应力状态时，一般按一定直角坐标系均匀布点，每点按三个方向设成一个应变花形式。

应变测试中常用的仪器有应变计等。

（3）试验附属设施

为顺利实施本次试验，需要在试验跨相关测试截面搭设脚手架进行传感器的安装，落地架施工是比较常用的一种方式。

搭设脚手架将遵循以下原则：

因地制宜，方便布置安装观测仪表，保证不影响仪表和测点的正常工作，不干扰测点附属设施。

脚手架和试验支架分开搭设互不影响，具有足够的强度、刚度和稳定性。

测点附属设施除满足仪表的安装要求外，还要保证其自身不受被测结构变形、位移的影响，能承受可能的外界干扰。

除上述设施外，还应准备遮阳设施和防雨设施，以被不时之用。

（4）荷载试验加载位置的放样和卸载位置的安排

静载试验前在桥面上对加载位置进行放样，便于加载试验的顺利进行。

预先安排静载试验荷载卸载的方案。

（5）试验人员的组织与分工

本次试验队伍将由以下不同专业、不同层次的人员组成：

桥梁工程师、专业技术测试人员、仪器仪表工程师等。

试验时根据每个试验人员的特长进行分工，设置试验总指挥一人，其它人员配备根据实际情况考虑。

（6）其它准备工作

其它准备工作包括：

加载试验的安全措施、供电照明设施、通讯联络设施、桥面交通管制等。

还有就是提前租用加载车辆并确定载重物及加载方法，按试验标准对车辆型号、轴距、轴重等参数进行测试并记录。

6.1.2测试截面及测点布置

（1）沱河大桥试验测试截面布置

图6.1沱河大桥试验测试截面布置图（单位：

cm）

（2）沱河大桥试验测点布置

6.1.3应变测点布置图

图6.2J1、J3截面应变测点布置图

图6.3J2截面应变测点布置图

图6.4J4、J6截面应变测点布置图

图6.5J5截面应变测点布置图

6.1.4挠度测点布置图

注：

图中标志标识位移传感器测试布置点

图6.6J1、J3测试截面挠度测点布置图

图6.7J4、J6测试截面挠度测点布置图

注：

图中标志标识位移传感器测试布置点

6.1.5试验荷载及加载工况

（1）设计控制荷载

根据设计要求和通规范（JTGD60—2004）规定，将标准公路

级，其公路

级计入冲击系数按控制截面弯矩最不利位置布载，取两者之和最不利将就作为控制截面的设计控制内力。

（2）试验荷载

以设计正常使用荷载作为加载控制，按控制截面内力等效原则进行布载，并使控制截面试验荷载效率满足检测规程的要求。

采用4台双轴车进行等效布载，正式加载试验之前，对每台车辆分别过磅称重，图6.8为加载车示意图。

表6.1为本次试验加载车辆的参数表。

图6.8加载车辆轴距示意图

表6.1加载车辆参数

车辆

规格

用车量

（台）

前-后轴距a（m）

总重t

（含自重）

前轴重t

后轴重t

后轴距车尾距离c（m）

横向轮距（m）

双轴车

4

4.00

26.0

6.0

20.0

<2.00

1.80

（3）试验工况及荷载效率

沱河大桥静载试验工况：

工况1：

J1截面最大正弯矩偏载加载工况；

工况2：

J1截面最大正弯矩正载加载工况；

工况3：

J2截面最大负弯矩偏载加载工况；

工况4：

J2截面最大负弯矩正载加载工况；

工况5：

J3截面最大正弯矩偏载加载工况；

工况6：

J3截面最大正弯矩正载加载工况；

工况7：

J4截面最大正弯矩偏载加载工况；

工况8：

J4截面最大正弯矩正载加载工况；

工况9：

J5截面最大负弯矩偏载加载工况；

工况10：

J5截面最大负弯矩正载加载工况；

工况11：

J6截面最大正弯矩偏载加载工况；

工况12：

J6截面最大正弯矩正载加载工况；

1）试验效率

荷载试验选用荷载应尽量与控制荷载等效。

但通常采用的试验荷载与控制荷载有差别，为保证试验效果，在选择试验荷载时采用试验效率

进行控制。

静载试验效率

为：

式中：

——静力试验荷载的效率；

——静力试验荷载作用下，某一加载试验项目对应的加载控制截面内力或变位的最大计算效应值；

——控制荷载产生的同一加载控制截面内力或变位的最不利效应计算值；

μ——按规范取用的冲击系数。

6.1.6静载试验加载车辆布置

（1）J1、J2、J3、J7、J8截面车辆偏载横向布置

图6.9J1、J2、J3、J7、J8截面偏载工况车辆横向布置图（单位：

Cm）

（2）J1、J2、J3、J7、J8截面车辆正载横向布置

图6.10J1、J2、J3、J7、J8截面正载工况车辆横向布置图（单位：

Cm）

（3）J4、J5、J6截面车辆正载横向布置

图6.11J4、J5、J6截面偏载工况车辆横向布置图（单位：

Cm）

图6.12J4、J5、J6截面正载工况车辆横向布置图（单位：

Cm）

6.2动载试验

6.2.1主要测试内容及测试方法

动载试验主要用于综合了解结构自身的自振特性以及结构抵抗受迫振动和突发荷载作用的能力，以判断结构的实际工作状态，同时也为使用阶段结构评估积累原始数据。

本桥动载试验拟通过脉动试验、行车试验、跳车试验和制动试验测定桥梁作为一个整体结构在动力荷载作用下的受迫振动特性和结构的自振特性，以评价结构的现有工作状态。

6.2.2脉动试验测点：

脉动试验是指在桥面无任何交通荷载以及桥址附近无规则振源的情况下，测试在环境振动下桥梁微小的竖向和横向振动响应，分析桥梁的自振特性，如自振频率。

测试方法及注意事项如下：

（1）桥跨结构的脉动响应，采用在选定测点上安装拾振器，配放大器，记录采用动态数据采集系统，数据分析采用动态信号测试分析系统软件。

（2）在测记桥跨结构的振动响应要注意保证信号完整，信号测记长度应足够，测记时应配有示波器监视振动响应信号的质量。

自振频率（特别是基频）和振型是综合分析和评价桥梁结构刚度的重要指标，本桥的基频采用脉动法进行测试。

在主跨所选桥跨桥面前进方向中心线上l/4及l/2截面处布置竖向传感器。

6.2.3无障碍行车试验测点：

采用一辆重260kN的加载车，以5km/h、10km/h、15km/h的速度匀速通过进行试验的桥跨无障碍行车试验用于模拟正常行车条件下结构的动力反应，主要测试不同行车速度下主跨桥面l/4、l/2处的受迫振动响应。

在主跨桥面前进方向左侧的l/4、l/2处设置测点布置传感器。

6.2.4制动试验测点：

采用一辆重260kN的加载车以10km/h时速行驶到测试跨跨中刹车，制动试验用于模拟运营车辆在桥面紧急制动情况下结构的动力响应，主要测试所选桥跨l/4、l/2处的振动响应。

在所选桥跨桥面前进方向左侧的l/4、l/2处设置测点布置传感器。

测点布置方式同行车试验。

6.2.5跳车试验测点：

采用一辆载重汽车（单车重约260kN），后轮置于事先摆放在测试截面位置（测试跨l/2截面）的跳块上，从跳块上突然跳车，测定桥跨结构在跳车荷载作用下的动应变等动力反应。

跳块如图18所示。

6.2.6动应变测点

动应变测点选择在所测桥跨l/2截面布置，测试不同行车速度下的动应变。

选择l/2静应变测点中的1#、2#梁底测点为动应变测点，每个截面布置2个动应变测点。

7主要检测仪器

（1）应变测试：

BX120-80AA电阻应变计；

（2）位移测试：

精密水准仪；

（3）静态数据采集：

DH3815高速静态应变采集系统；

（4）裂缝观测：

KON-FK（O）裂缝宽度仪；

（5）动态应变仪：

DH5922动态应变仪；

（6）加速度传感器：

DH610;

（7）其它辅助设备。

8试验组织及安全措施

8.1试验组织

为保证荷载试验的顺利进行，对工作人员进行如下分工：

（1）设试验指挥1名，负责加载、卸载、仪器测读、交通控制等指令的分布；

（2）电测组由1人组成，负责静力试验的电测数据采集及监测；

（3）挠度测量组由2人组成，负责静力试验的变形数据采集及监测；

（4）车辆引导组由2人组成，具体负责车辆调度、引导、就位以及加载信息的记录；

保持试验现场工作人员通讯的畅通，以保证试验指令和反馈信息的通畅。

8.2安全措施

（1）试验加载期间，各工作人员要坚守岗位，测试人员要随时监测结构的响应情况；

（2）桥梁荷载试验过程中，项目检测组除按规范进行理论分析外，还将按规范要求对加载车有序组织，分级加载，确保加载安全，如现场出现影响大桥及人员安全的任何异样，检测项目组将有序组织车辆驶出结构影响区，并分析查找原因，待排除异常后，待查明原因后再确定是否继续进行试验；

（3）工作人员按有关安全作业的规定进行操作，确保人身安全；

（4）静力试验加载期间，不允许其他车辆通过桥梁，原则上不允许非工作人员通行（特殊情况除外）；

（5）与配套方做好协调和沟通工作，确保供电和照明设备的正常工作。

9另需配合的事项

在检测过程中，需要业主和我单位以及相关管理部门相互协作，共同高质量、高标准、高效率地完成本合同项目，具体的一些协调工作如下：

（1）请业主提供项目基本情况资料和技术资料，或协调有关单位提供上述资料；

（2）请业主协助我单位做好和交警、路政等部门关于检测现场的交通管制的沟通工作；

（3）请业主协助我单位做好与当地企业及居民关于检测现场的沟通解释工作；

（4）请业主为我检测方提供检测用电；

（5）若业主有特殊要求，望能及时沟通。