桥梁荷载试验方案

附件一：参考试验方案吉祥路中桥荷载试验方案一、桥梁概述吉祥路中桥为1×25m正交预应力混凝土简支小箱梁桥。桥宽28m，横断面布置：6.75m（人行道）+14.5m（机动车道）+6.75m（人行道），横断面布置如图1所示，全桥共21片小箱梁。设计荷载：城—A级。图1桥梁上部横断面布置图（尺寸单位：cm）二、荷载试验（一）试验目的及试验依据1、试验目的1）检验该桥整体结构的质量和结构的可靠性；2）判断桥跨结构在试验荷载作用下的实际受力状态和工作状态，评价结构的力学特性和工作性能，检验结构的承载能力是否能满足设计标准：3）通过动荷载试验以及结构固有模态参数的实桥测试，了解桥跨结构的动力特性，以及各控制部位在使用荷载下的动力性能；4）进行梁的强度、刚度及承载能力评估。2、试验依据：1）《公路旧桥承载能力鉴定方法》（以下简称《方法》）；2）《城市桥梁设计荷载标准》（CJJ77-98）；3）《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）；3）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）；4）吉祥路中桥施工图（二）试验内容1、试验部位1）动载试验：试验项目为跑车、刹车和跳车。2）静载试验：左辐和右幅主梁跨中最大弯矩加载。2、主要试验设备1）变形检测设备精密水准仪（瑞士徕卡）二套，最小读数0.01mm，精度0.4mm/km2）应变检测设备JMZX-2001综合测试仪（长沙金码高科）一套，精度为13）动载试验设备INV306动态数据采集处理系统一套（东方振动研究所）（三）结构理论分析原理及试验加载方案1、结构理论分析原理吉祥路中桥，为1×25m正交预应力混凝土简支空心板桥。桥横断面由21片小箱梁组成，4车道。动载试验求动力增大系数时，将荷载布设在第2车道，求解第3车道拾振器处的静载理论挠度值fst。根据实测动挠度幅值1yf，计算动力增大系数：1＋µ＝1＋1yf/fst设计荷载：用铰接板梁法计算跨中荷载横向分布系数，利用试验断面的弯矩影响线进行纵向加载，求解设计荷载作用下最不利荷载位置，求得设计活荷载效应（控制荷载模式）。试验荷载：在影响线上布设试验荷载，致使布载结果与设计荷载效应之比接近于所希望的加载效率，并求解试验荷载下的内力。此内力与设计活荷载效应之比为加载效率。2、试验加载方法1）动载试验动载试验是采用一辆重量约为350kN的汽车，按如下4种工况进行动载试验：①在桥面上，汽车分别以20km/h、30km/h和40km/h的行驶速度进行跑车使桥梁产生受迫振动，量测桥梁的振动频率和振幅。②在桥面上，汽车分别以20km/h和30km/h的行驶速度进行跑车，在简支梁桥跨中紧急刹车使桥梁产生受迫振动，量测桥梁的振动频率和振幅。③试验跨的跨中位置，汽车从约15cm高的垫木上后轮自由下落对桥梁进行的激励振动，量测桥梁的固有振动频率和阻尼。④在桥梁无车辆通行时，桥梁受环境自然激励，量测桥梁的固有振动频率。动态测试的测点沿桥跨布置3个，即在L/4，L/2，3L/4位置布置测点（见图2），横断面上第2车道跑车，第3车道安装传感器。大桥的振动信号通过加速度传感器予以测量，并由计算机进行数据采集和记录，然后在通过动态信号分析软件进行分析，给出桥梁动态试验结果。641裕和路新乐路台0321跨中2494606641606支座中心线1212台1支座中心线1212图2动载试验传感器测点布置图（尺寸单位：cm）2）静载试验①试验荷载根据《方法》中的规定，静载试验荷载一方面应保证结构的安全性，另一方面又应能充分暴露结构承载能力问题，加载效率系数q取为：0.81.05q，statqSS在设计荷载城－A级和人群荷载作用下，计算获得跨中最大正弯矩，设计最大弯矩为732.5kN.m。考虑现场组织标准车队困难，采用弯矩等效原则，试验选用4台约330kN加载车辆，按图3所示的试验载位进行加载，则计算在该试验荷载作用下，空心板跨中控制截面的试验弯矩和试验荷载效率如表1所示。表1试验弯矩和效率系数试验载位控制截面设计弯矩(kN.m)试验荷载车载布置试验弯矩(kN.m)试验荷载效率A跨中644.54台330kN图36170.957本次试验加载采用偏置加载。加载分为四级加载。截面跨中控制截面桥面中线人行道人行道注：di为加载分级距离，d1＝550，d2＝400，d3＝300，d4＝200图3A载位跨中位置车辆布置图（单位：cm）②测点布置和观测方法A.应力（应变）观测应变测点布置在1#～21＃梁跨中梁底，弯矩较大的10#梁、11号梁和12#梁在梁底沿纵向布置3个测点（一个测点在跨中截面，另两个测点对称跨中测点布置，净距10cm），其余各梁在梁底布置1个测点，11号梁两侧分别沿梁高布置3个测点，12号梁一侧沿梁高布置3个测点，全桥共30个测点，采用粘贴弓形应变计的方法观测混凝土的应变，用JMZX-2001综合测试仪量测各片梁测试断面的混凝土的应变。应变测点位置见图4。图4应变测点布置和测试断面图（单位：cm）B．变形观测对于简支梁桥，依据《试验方法》要求，本次试验沿试验桥跨跨中截面每片小箱梁、弯矩最大的三片梁（10#、11#和12#梁）1/4跨、3/4跨和支点的位置布置挠度测点，共计33个测点，具体测点布置见图5。采用精密水准仪测量。（四）试验步骤1、动载试验1）载位及测点布设选择试验桥跨的第3车道为动载加载车道。在第2车道的L/4、L/2、3L/4处各安装拾振仪一个。2）跑车试验选择一辆载重30t的汽车为试验车辆，分别以20km/h，30km/h，40km/h的车速在试验车道上行使。测得引桥的振动频率，最大动挠度。3）刹车试验选择一辆载重30t的汽车为试验车辆，分别以20km/h，30km/h的车速在试验车道上行驶试验桥跨，并在引桥的跨中位置紧急制动。分别测得引桥的振动频率，最大动挠度。4）跳车试验选择一辆载重30t的汽车为试验车辆，将15cm高跳板放在试验桥跨第3车道跨中，令试验车缓慢驶上跳板，待稳定后，使前轮从跳板上自由滑下，同时测得引桥的振动频率及动挠度。5）在桥梁无车辆通行时，桥梁受环境自然激励，量测桥梁的固有振动频率。A12800601#梁中心线2#梁中心线3#梁中心线4#梁中心线5#梁中心线6#梁中心线11#梁中心线6062424前墙背台号线心中座支线心中座支缘前墙背台缘号6066066067#梁中心线8#梁中心线9#梁中心线10#梁中心线线心中跨桥A2A3A4A5A6A7A8A9A10A11A28A29A31A32A22A23A25A2606021#梁中心线线心中座支线心中座支112#梁中心线13#梁中心线14#梁中心线136线心中跨桥A12A13A14A21A30A33A24A2713413413413413413413413413413413413413417#梁中心线115#梁中心线16#梁中心线线心中跨桥A15A16A17线心中座支线心中座支18#梁中心线19#梁中心线20#梁中心线134心中跨桥A18A19A20134134134134134图5挠度观测点的测点布置图（尺寸单位：cm）2、静载试验（1）将加载汽车过地磅称重后，排列于被测试桥跨外20米以上。（2）正式加载前，两排四辆加载车辆并排缓慢地来回二次对全桥进行预压，然后非工作人员退场，待一切工作安排就绪，各试验量测仪表读数调零，进行第一次空载读数，同时记录试验的气候温度。（3）正式实施试验加载，每个试验载位采用偏置进行加载。试验加载分五级进行。每个载位满载后，记录该时间的气候温度。每级汽车荷载驶入指定的区域就位后，稳定15分钟记录加载后开始试验观测第一次读数，间隔10分钟再记录加载的第二次读数，两次读数差均小于前次读数增量的10％时，认为结构变形已趋稳定。此时所记录的数据为试验实测数据。（4）该桥试验的载位满载完成后进行一次卸载，稳定20分钟后观测应变数据，待应变数据稳定后，量测挠度。测量完成后，记录该时间的气候温度。