公路橋梁荷載試驗課件

1、公路橋梁荷載試驗評定 第一節(jié)：荷載試驗的定義、目的及內(nèi)容第二節(jié)：荷載試驗準(zhǔn)備工作第三節(jié)：荷載試驗方案與實施第四節(jié)：荷載試驗成果分析與評定 第一節(jié)：荷載試驗的定義、目的及內(nèi)容橋梁的荷載試驗是一種比較直觀評定橋梁承載力的方法，而且比較為廣大工程技術(shù)人員所接受。靜載試驗要是通過在橋梁結(jié)構(gòu)上施加與設(shè)計荷載或使用荷載基本相當(dāng)?shù)耐廨d，采用分級加載的方汰，利用檢測儀器測試橋梁結(jié)構(gòu)的控制部位與控制截而在各級試驗荷載作用下的撓度、應(yīng)力、裂縫、橫向分布系數(shù)等特性的變化，將測試結(jié)果與結(jié)構(gòu)相應(yīng)荷載作用下的計算值與有關(guān)規(guī)范規(guī)定似作比較，從而評定出橋梁結(jié)構(gòu)的承載能力。通過校驗系數(shù)來說明結(jié)構(gòu)潛在的承載力，相對殘余變形反映了

2、結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)。動力荷載試驗主要是通過對結(jié)構(gòu)進行脈動測試、汽車的行車、跳車、剎車激振或共他方式的激振試驗測試橋梁結(jié)構(gòu)上各控制部位的動撓度、功應(yīng)變、模態(tài)參數(shù)（自振頻率、振型、振型阻尼比、應(yīng)變模態(tài))，然后通過模態(tài)參數(shù)識別結(jié)構(gòu)的損傷。1、1 荷載試驗的定義橋梁荷載試驗是對橋梁結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)進行直接測試的一種檢定手段。試驗的目的、任務(wù)和內(nèi)容通常由實際的生產(chǎn)需要或科研需要所決定。一般橋梁荷載試驗的目的有：1檢驗橋梁設(shè)計與施工的質(zhì)量 對于一些新建的大、中型橋梁或者具有特殊設(shè)計的橋梁，在設(shè)計施工過程中必然會遇到許多新問題，為保證橋梁建設(shè)質(zhì)量，施工過程中往往要求做施工監(jiān)控。在竣工后一般還要求進行荷載試驗，以檢驗

3、橋梁整體受力性能和承載力是否達到設(shè)計文件和規(guī)范的要求，并把試驗結(jié)果作為評定工程質(zhì)量優(yōu)劣的主要技術(shù)資料和依據(jù)。1.2 荷載試驗的目的橋梁的荷載試驗是一項復(fù)雜而細(xì)致的工作，應(yīng)根據(jù)試驗的目的進行認(rèn)真的調(diào)查， 并進行相關(guān)的理論分析，在此基礎(chǔ)上周密地制定試驗方案，對于所有可能出現(xiàn)的問題都要認(rèn)真考慮并作出處理預(yù)案，制定切實可行的試驗方案。荷載試驗的主要內(nèi)容為： 明確荷載試驗的目的； 試驗準(zhǔn)備工作； 加載方案設(shè)計； 測點設(shè)置與測試；1.3 荷載試驗的內(nèi)容加載控制與安全措施；試驗結(jié)果分析與承載力評定；試驗報告編寫。一般的，以上荷載試驗內(nèi)容主要包含在三個階段：橋梁結(jié)構(gòu)的考察和試驗準(zhǔn)備、加載試驗與觀測、測試結(jié)果的

4、分析與評定。2、1 試驗孔（聯(lián)）的選擇試驗孔的選擇應(yīng)結(jié)合橋梁調(diào)查與檢算工作一并進行。對多孔結(jié)構(gòu)中跨徑相同的橋孔（或墩）可選擇13個具有代表性的橋孔進行荷載試驗。選擇時應(yīng)綜合考慮以下條件：(1)該孔（或墩）計算受力最不利；(2)該孔（或墩）施工質(zhì)量較差，缺陷較多或病害較嚴(yán)重；(3)該孔（或墩）便于搭設(shè)腳手架及設(shè)置測點或試驗加載實施；2、2 搭設(shè)測試支架試驗前應(yīng)對觀測腳手架搭設(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和試驗人員的組織與分工做詳細(xì)的計劃安排.腳手架的搭設(shè)要因地制宜、牢固可靠，方便布置安裝觀測儀表，同時要保證不影響儀表和測點的正常工作，且不干擾測點附屬設(shè)施。在不便搭設(shè)

5、固定腳手架的情況下，可考慮采用輕便靈活的吊架、掛籃或?qū)Ｓ玫臉蛄簷z查設(shè)備（檢查車、檢查架等）。2、3 靜載試驗加載位置的放樣與卸載位置的安排靜載試驗前應(yīng)在橋面上對加載位置進行放樣，以便于加載試驗的順利進行。如加載程序較少，時間允許，可在每程序加載前臨時放樣。如加載程序較多，則應(yīng)預(yù)先放樣，且用不同顏色的標(biāo)志區(qū)別不同加載程序時的荷載位置。靜載試驗荷載卸載的安放位置應(yīng)預(yù)先安排。卸載位置的選擇既要考慮加卸載方便，離加載位置近一些，又要使安放的荷載不影響試驗孔（或墩）的受力，一般可將荷載安放在橋臺后一定距離處。對于多孔橋，如有必要將荷載停放在橋孔上，一般應(yīng)停放在距試驗孔較遠(yuǎn)處以不影響試驗觀測為度。2、4

6、試驗人員的組織與分工做詳細(xì)的計劃安排橋梁的荷載試驗是一項技術(shù)性較強的工作，應(yīng)由有資質(zhì)的公路橋梁檢測機構(gòu)或?qū)ｉT的橋梁試驗隊伍來承擔(dān)。橋梁試驗隊伍一般由橋梁結(jié)構(gòu)工程師、專業(yè)技術(shù)測試人員、儀器儀表工程師、熟練技術(shù)的不同專業(yè)、不同層次的人員組成。試驗時應(yīng)根據(jù)每個試驗人員的特長進行分工，每人分管的儀表數(shù)目除考慮便于進行觀測外，應(yīng)盡量使每人對分管儀表進行一次觀測所需的時間大致相同。所有參加試驗的人員應(yīng)能熟練掌握所分管的儀器設(shè)備，否則應(yīng)在正式開始試驗前進行演練。為使試驗有條不紊地進行，應(yīng)設(shè)試驗總指揮1人，其他人員的配備可根據(jù)具體情況考慮。第三節(jié)：試驗方案與實施3、1 荷載試驗工況的確定試驗控制截面應(yīng)根據(jù)具體

7、的測試項目而定在滿足鑒定橋梁承載能力的前提下，加載試驗項目應(yīng)抓住重點，不宜過多。一般應(yīng)有23個主要內(nèi)力或位移控制截面。此外，可根據(jù)橋梁具體情況可設(shè)置幾個附加內(nèi)力控制截面。3、2 試驗控制荷載的確定荷載試驗應(yīng)以設(shè)計荷載等級相應(yīng)的活載效應(yīng)控制值或有特殊要求的荷載效應(yīng)值作為試驗控制荷載。根據(jù)橋梁需要鑒定承載能力的荷載：汽車+人群（標(biāo)準(zhǔn)荷載）、平板掛車或履帶車（標(biāo)準(zhǔn)荷載）、需通行的重型車輛，分別計算其對控制截面產(chǎn)生的最不利荷載效應(yīng)（內(nèi)力和位移），用產(chǎn)生最不利荷載效應(yīng)較大的荷載作為試驗控制荷載。確定靜力荷載試驗各測試項目的荷載大小和加載位置時，采用靜力荷載試驗效率q（eta eit）進行控制。為保證試驗

8、效果，荷載效率q應(yīng)介于0.851.05之間。靜力試驗荷載的效率按下式計算：3、3 試驗荷載的加載分級與控制為了獲取結(jié)構(gòu)試驗荷載與變位的相關(guān)曲線以及防止結(jié)構(gòu)意外損傷，對主要控制截面試驗荷載的施加應(yīng)分級進行，對于附加控制截面一般只設(shè)置最大內(nèi)力加載程序加載。加載級數(shù)應(yīng)根據(jù)荷載量和加載最小荷載增量而定。試驗荷載應(yīng)按控制截面最大內(nèi)力或位移分成45級施加。受條件所限時，至少也應(yīng)分成3級施加。荷載試驗應(yīng)選擇溫度較為穩(wěn)定的時間段進行，加載試驗時間一般以晚10時至晨6時為宜。3、4 測點的布設(shè)靜載試驗的基本觀測內(nèi)容如下：(1)結(jié)構(gòu)的最大撓度和扭轉(zhuǎn)變位，包括橋梁上、下游兩側(cè)的撓度差及水平位移等；(2)結(jié)構(gòu)控制截面

9、最大應(yīng)力（或應(yīng)變），包括混凝土表面應(yīng)力和最外緣鋼筋應(yīng)力等；(3)支點沉降、墩臺位移與轉(zhuǎn)角，活動支座的變位等；4、1 結(jié)構(gòu)工作狀況評定分析 校驗系數(shù)（zeta zat）是評定結(jié)構(gòu)工作狀況，確定橋梁承載能力的一個重要指標(biāo)。 對加載試驗的主要測點（即控制測點或加載試驗效率最大部位測點）可按下式計算校驗系數(shù)：: 試驗荷載作用下量測的彈性變位（或應(yīng)變）值；: 試驗荷載作用下的理論計算變位（或應(yīng)變）值。 一般要求校驗系數(shù)值不大于1。不同結(jié)構(gòu)形式的橋梁其值一般不同，值的常值范圍可參見下表。在實際測試中，通常通過以下幾個方面來評價橋梁結(jié)構(gòu)的動力性能。 1、比較橋梁結(jié)構(gòu)頻率的理論值與實測值，如果實測值大于理論計

10、算值，說明橋梁結(jié)構(gòu)的實際剛度較大，反之則說明橋梁結(jié)構(gòu)的剛度偏小，可能存在開裂或其他不正常的現(xiàn)象。 2、根據(jù)動力沖擊系數(shù)的實測值來評價橋梁結(jié)構(gòu)的行車性能，實測沖擊系數(shù)較大則說明橋梁結(jié)構(gòu)的行車性能差，橋面平整度不良，反之亦然。 3、實測阻尼比的大小反應(yīng)了橋梁結(jié)構(gòu)耗散外部能量輸入的能力，阻尼比大，說明橋梁耗散外部能量輸入的能力大，振動衰減的快；阻尼比小，說明橋梁耗散外部能量輸入的能力差，振動衰減的慢。但是，過大的阻尼比可能是由于橋梁結(jié)構(gòu)存在開裂或支座工作不正常等現(xiàn)象引起的。4、2 其它評定1.橋梁結(jié)構(gòu)的強度及穩(wěn)定性 當(dāng)荷載試驗項目比較全面時，可采用荷載試驗主要撓度測點的校驗系數(shù)來評定橋梁結(jié)構(gòu)的強度和穩(wěn)定性。檢算時用荷載試驗后的橋梁檢算系數(shù)Z2代替相關(guān)的橋梁檢算系數(shù)Z1，對橋梁結(jié)構(gòu)抗力效應(yīng)予以提高或折減。2.地基與基礎(chǔ) 當(dāng)試驗荷載作用下墩臺沉降、水平位移及傾角較小，符合上部結(jié)構(gòu)檢算要求，卸載后變位基本恢復(fù)時，可認(rèn)為地基與基礎(chǔ)在檢算荷載作用下能正常工作。當(dāng)試驗荷載作用下墩臺沉降、水平位移及傾角較大或不穩(wěn)定，卸載后變位不能恢復(fù)時，應(yīng)進一步對地基、基礎(chǔ)進行探查、檢算，評價地基基礎(chǔ)是否需進行加固。 3.結(jié)構(gòu)的剛度要求 試驗荷載作用下，主要測點撓度校驗系數(shù)應(yīng)不大于1，各點的撓度應(yīng)不超過規(guī)