《公路桥梁荷载试验规程》(JTG T J21-01-2015)精华详解

《公路桥梁荷载试验规程》(JTG/TJ21-01-2015)精华详解交流提纲我国桥梁建设基本概况荷载试验目的与依据荷载试验流程与注意事项荷载试验设备选取荷载试验截面选取与测点布置荷载试验数据处理与评价第一部分我国桥梁建设基本概况荷载试验目的与依据荷载试验流程与注意事项荷载试验设备选取荷载试验截面选取与测点布置荷载试验数据处理与评价我国桥梁建设基本概况经过改革开放30多年的发展，我国桥梁建设取得了举世瞩目的成就。截至2015年底，我国仅公路桥梁总数已近78万座，4592万延米。我国已建成的梁桥、拱桥、斜拉桥和悬索桥这四类桥梁的跨径均居世界同类桥梁前列。我国桥梁建设基本概况我国桥梁建设基本概况我国桥梁建设基本概况然而，经过30多年的大规模基础设施建设，当前步入维修期的桥梁数量日益增多。据不完全统计，目前仅公路桥梁中危桥数量高达7.96万座，约占公路桥梁总数的10.5%，直接影响人民的正常安全出行。近年来，由于前期建设“重设计轻养护”，后期管养理念落后、技术储备不足，以及运营过程中，过桥车辆与日俱增，远超设计负荷，重车严重超载等因素，桥梁垮塌事件时有发生，给人民生命财产安全造成巨大损失，给社会带来严重恶劣影响。我国桥梁建设基本概况我国桥梁建设基本概况第二部分我国桥梁建设基本概况荷载试验目的与依据荷载试验流程与注意事项荷载试验设备选取荷载试验截面选取与测点布置荷载试验数据处理与评价试验目的与意义荷载试验最基本的目的是了解桥跨结构的实际工作状态，检验桥梁结构整体的施工质量与受力性能，对桥梁结构的正常使用性能、强度、刚度、裂缝等各项指标做出全面的评价。对桥梁结构的实际承载能力做出科学的评估，为桥梁交（竣）工验收提供重要的科学依据，为桥梁的管养维护提供合理的建议。试验目的与意义对于新建桥梁为桥梁顺利的投入运营提供可靠依据为桥梁的长期监测提供完整的初始指纹数据为同类型桥梁设计与施工积累实测试验资料试验目的与意义对于采用新结构、新材料、新技术、新工艺等修建的桥梁通过桥梁荷载试验可以直接测得理论分析与计算所需的相关参数，建立准确的力学模式掌握桥梁结构在荷载作用下的实际受力和工作状况，探索桥梁结构的受力特点为充实、完善和发展桥梁设计计算理论和施工工艺积累科学的实践资料试验目的与意义对于既有桥梁通过荷载试验可以评估桥梁实际的使用性能和承载能力为既有桥梁的继续安全使用、养护、加固、改建或限载提供科学的依据试验依据与规范JTGD60-2004.公路桥涵设计通用规范[S].2004.※JTGD62-2004.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].2004.YC4-4/1978.大跨径混凝土桥梁的试验方法[S].1982.JTG/TJ21-2011.公路桥梁承载能力检测评定规程[S].2011.JTGD60-2015.公路桥涵设计通用规范[S].2015.JTG/TJ21-01-2015.公路桥梁荷载试验规程[S].2016.CJJ/T233-2015.城市桥梁检测与评定技术规范[S].2016.第三部分我国桥梁建设基本概况荷载试验目的与依据荷载试验流程与注意事项荷载试验设备选取荷载试验截面选取与测点布置荷载试验数据处理与评价荷载试验流程桥梁现场荷载试验是一项复杂的、系统的工程，有效组织与合理安排是保证试验顺利进行的关键。试验组织者应熟悉荷载试验流程，同时应具备相关专业知识及组织协调能力，对试验的各个环节进行精心安排，认真做好各项应对措施，确保试验顺利实施并达到预期目的。荷载试验一般可分为试验准备、现场实施和试验结果分析等三个阶段。荷载试验流程试验准备阶段主要有：资料收集（设计与竣工资料、养护与维修记录等）现场踏勘与外观检查（选取受力性能具有代表性的、易进行试验的桥跨结构、选择合适的量测仪器等）试验方案制订与优化（选用加载车辆或加载重物，拟定加载位置等）等内容荷载试验流程现场实施阶段主要包括：现场准备（测点与载位布置、仪器设备安装与调试等）预加载试验（整个试验观测系统工作状况的检验与调试等）正式试验（数据采集、判别与存盘、分级加载、实时监测等）等工作荷载试验流程试验结果分析阶段主要是：根据实际加载载重与载位进行理论重计算分析数据处理与分析荷载试验报告编制等注意事项桥梁荷载试验的对象是桥梁这种大型土木工程结构，造价高昂、社会影响大。试验方案与实施过程必须遵循科学、严谨、安全的原则。对试验方案应反复推敲，对试验过程应做到实时监测、及时反馈，发现问题及时处理，必要时终止加载。注意事项注意事项试验荷载宜按控制截面最大内力或位移分成4～5级施加，受条件所限时至少应分成3级施加，当试验加载车辆较多时应增加分级次数。分级加卸载不仅是为了保障安全而且可以比较全面地掌握试验桥梁结构实测力学响应（应变、挠度）与所加荷载之间的关系。注意事项分级加载测读应遵循以下原则：分级加载只有在前一级荷载阶段内结构变位相对稳定后，才能进入下一级荷载加载。各级荷载施加完成后，裂纹、位移、应变观测点对典型部位实时监测，待所有数据稳定后，完成数据的采集工作。每一级荷载施加后应观察结构的反应（应变、挠度、裂纹），确定下一级荷载的施加方式（是否施加及施加位置）。注意事项一般地，桥梁荷载试验加载终止条件为：控制测点应力值已达到或超过弹性理论按规范安全条件反算的控制应力值时；控制测点变位（或挠度）超过规范允许值时；由于加使结构裂缝长度、宽度急剧增加，新裂缝大量出现，宽度超出允许值的裂缝大量增多，对结构使用寿命造成较大的影响时；注意事项发生其它破坏，如预应力筋崩断、混凝土压碎、桥墩偏位、支座损坏、变形过大并超过规范允许值等影响桥梁承载能力或正常使用时；桥体发出异常响声或其他异常情况；斜拉索或吊索（杆）索力增量实测值超过计算时。注意事项对于新建桥梁来说，需要通过预加载来消除非试验荷载引起的结构变形，对于尚未进行桥面铺装层施工的新建桥梁，进行荷载试验时还需要考虑桥面铺装这部分的受力影响。对于既有桥梁而言，在进行荷载试验前必须进行详尽的外观检查以及试验过程中严格的分级加载，以防止给结构形成新的损伤与安全隐患，造成意外发生。注意事项对于钢筋混凝土结构，还必须凿出钢筋用以测试试验荷载作用下钢筋的受力性能。当桥梁跨度较大，所需车辆较多时，应合理安排加载车摆放位置与顺序，以防止非加载桥跨或桥梁相近结构因加载车集中放置造成结构损伤与安全隐患。第四部分我国桥梁建设基本概况荷载试验目的与依据荷载试验流程与注意事项荷载试验设备选取荷载试验截面选取与测点布置荷载试验数据处理与评价设备选取原则对于桥梁荷载试验，量测仪器的选择应多因素综合考虑，以满足试验目的为前提，根据仪器的技术性能和试验条件的技术要求选择合理的量测仪器。在选用仪器设备时，宜注意以下几点：满足量测所需的量程及精度要求，在选用仪表前，应先对被测值进行估算。同一试验中选用的仪器种类尽可能少，便于设备调配和量测实施以及精度控制，减少数据处理工作量和避免差错。设备选取原则所选用测试设备的精度应与实际的测量值相匹配，既能满足测量范围的需要，又能保证足够的精度。选用仪表时应考虑试验的环境条件，尽可能避免因环境变化而产生的测量误差，特别是对由温度变化而产生的误差，在试验时应给予高度重视。对于动态试验的量测仪表，除线性范围、灵敏度、幅频特性以及相频特性都应满足试验要求以外，还需充分考虑桥梁结构超低频振动以及振动量值较小等的特点，选用灵敏度高、低频特性好的测振仪器。第五部分我国桥梁建设基本概况荷载试验目的与依据荷载试验流程与注意事项荷载试验设备选取荷载试验截面选取与测点布置荷载试验数据处理与评价截面选取对于验收性荷载试验，ηq取值0.85～1.05；对于鉴定性荷载试验，ηq取值0.95～1.05。1statqSS对于桥梁荷载试验，建议采用三轴载重车辆。当设计荷载为汽车超—20级或公路—Ⅰ级时，采用两辆三轴车辆模拟55t重车是目前国内比较常见的做法。同时为了保证桥梁不会发生局部加载破坏或严重开裂，加载车单轴重不应大于140kN，否则须验算桥面板的裂缝宽度和极限承载力。截面选取试验控制截面应根据具体的测试项目而定，在满足评定桥梁承载能力的前提下，加载试验项目应抓住重点，不宜过多。测试截面选择时，应根据桥梁结构的内力包络图，按照最不利受力原则选定截面，然后拟定相应的试验工况。截面选取序号桥型内力或位移控制截面1简支梁桥主要1、跨中截面最大正弯矩和挠度；2、支点截面最大剪力。附加1、L/4截面最大正弯矩和挠度；2、墩台最大垂直力。2连续梁桥、连续刚构主要1、跨中最大正弯矩和挠度；2、内支点截面最大负弯矩；3、L/4截面最大弯矩和挠度。附加1、端支点截面的最大剪力；2、L/4截面最大弯剪力；3、墩台最大垂直力；4、连续刚构固结墩墩身控制截面的最大弯矩。3悬臂梁桥、T型刚构主要1、锚固跨跨中最大正弯矩和挠度；2、支点最大负弯矩；3、挂梁跨中最大正弯矩和挠度。附加1、支点最大剪力；2、挂梁支点截面或悬臂端截面最大剪力。4拱桥主要1、拱顶截面最大正弯矩和挠度、拱脚截面最大负弯矩；2、刚架拱上弦杆跨中最大正弯矩。附加1、拱脚最大水平推力；2、L/4截面最大正、负弯矩及其最大正、负挠度绝对值之和；3、刚架拱斜腿根部截面最大负弯矩。5刚架桥（包括框架、斜腿刚构和刚架-拱式组合体系）主要1、跨中截面最大正弯矩和挠度；2、结点截面的最大负弯矩。附加1、柱脚截面最大负弯矩、最大水平推力。6钢桁桥主要1、跨中、支点截面的主桁杆件最大内力；2、跨中截面的挠度。附加1、L/4截面的主桁杆件最大内力和挠度；2、桥面系结构构件控制截面的最大内力和变位；3、墩台最大垂直力。7斜拉桥、悬索桥主要1、主梁最大挠度；2、主梁控制截面最大内力；3、索塔塔顶水平变位；4、主缆最大拉力，斜拉索最大拉力。附加1、主梁最大纵向漂移；2、主塔控制截面最大内力；3、吊索最大索力。测点布置测点布置必须能够反应结构或构件最不利受力特征，同时应能满足分析和推断结构工作状况最低的需要，确保实测数据的可靠性，并应遵循必要、适量、方便观测的原则，具体如下：测点布置应具有代表性测点布置要有针对性测点布置要有利于仪器安装和观测读数，对试验操作是安全的为保证测试数据的可靠性，测点数量应是足够的，利用结构的对称互等原理，可适当减少测点布置数量。测点布置桥梁动力荷载试验的测试截面应根据桥梁结构振型特征和行车动力响应最大的原则确定。动力特性传感器布置应根据事先计算的理论最大值位置（即振幅最大，波峰、波谷处）进行布置，同时要避免振型节点位置。测点布置测定桥梁结构振型，可采用下述两种方法：I.在所要测定桥梁结构振型的峰、谷点上布设测振传感器（拾振器），用放大特性相同的多路放大器和记录特性相同的多路记录仪，同时测记各测点的振动响应信号。II.将结构分成若干段，选择合适的参考点（不动点），在参考点和各分界点分别布设测振传感器（拾振器），用放大特性相同的多路放大器和记录特性相同的多路记录仪，同时测记各测点的振动响应信号。第六部分我国桥梁建设基本概况荷载试验目的与依据荷载试验流程与注意事项荷载试验设备选取荷载试验截面选取与测点布置荷载试验数据处理与评价数据后处理静载数据后处理温度影响修正：导线电阻修正：支点沉降修正：'tSStK121rRrRlxxCabll数据后处理动载数据后处理通过对采集的动态测试信号进行检查和数据质量评判，剔除异常数据、加窗和趋势项、数字滤波等必要的后处理，舍弃噪声大、时程曲线畸变的样本或数据段，应保证经过处理后的信号客观真实，不得使有效信号受到抑制或产生畸变，确保用于分析计算的样本数据真实可靠，数据质量满足结构性能评价的要求。数据后处理自振频率可采用频谱分析法、波形分析法或模态分析法。波形分析法适用单一频率自振信号多阶自振叠加信号滤波后单一自振信号t/sa/m·s-2t/sa/m·s-2数据后处理频谱分析法可用于确定自振信号的各阶频率，用于分析的数据块中不