柳林滩黄河大桥东引桥右幅动静载试验方案

准格尔至兴和运煤高速公路准兴黄河大桥东引桥（右幅）静动载试验方案西安长大公路工程检测中心二○一三年十月目录1工程概况.........................................................12试验跨孔的确定...................................................13荷载试验目的.....................................................24试验依据与准则...................................................25试验内容.........................................................25.1静载试验测试内容...............................................25.2动载试验测试内容...............................................36仪器设备.........................................................37静载试验.........................................................37.1测试截面的确定.................................................37.2测点布置.......................................................57.3试验荷载.......................................................67.4试验工况及加载位置.............................................77.5试验过程.......................................................97.6静力数据分析..................................................108动载试验........................................................109项目组织机构....................................................1310实验数据质量保证措施、工作和管理制度..........................1310.1实验数据管理制度.............................................1310.2加载车辆移放方案.............................................1411附图...........................................................15准兴黄河大桥主桥东引桥右幅静动载试验方案11工程概况准兴黄河大桥东引桥位于准格尔至兴和煤炭运输高速公路的控制性工程，大桥位于内蒙古自治区西南部，起点桩号为K2+105.775，终点桩号K2+830.080，桥长724.305米，桥型布置为2联4×50m预应力混凝土连续T梁+2联4×40m预应力混凝土连续T梁。桥面布置为0.5米（防撞栏）+13.25米(行车道)+0.5米（防撞栏）。参照外观检测结果及桥位地形情况，选取右幅东引桥第二联的第一、二孔为试验孔。设计荷载为公路—Ⅰ级。试验联总体布置示意如图1所示，主梁横断面示意如图2所示。20000准格尔兴和17181920215000500050005000图1总体布置示意图（单位：cm）1425准格尔兴和图2右幅引桥梁横断面示意图（单位：cm）2试验跨孔的确定（1）试验跨孔确定的原则试验跨孔主要依据结构内力分析结果确定。（2）桥梁结构内力分析利用桥梁空间分析程序MIDAS/CIVIL对桥梁结构进行分析计算，依据桥跨准兴黄河大桥主桥东引桥右幅静动载试验方案2结构的活载内力包络图和位移包络图，确定结构的最大弯矩截面和最大挠度截面，即控制断面。根据对本桥的分析结果（详见7.1），初步选定桥梁测试截面为第一跨0.4L截面（I-I）、18#墩墩顶附近截面（II-II）、第二跨跨中截面（III-III）。3荷载试验目的（1）检验设计、施工质量，确定工程的可靠性，为交（竣）工验收提供技术依据；（2）验证桥跨结构设计的合理性，为设计积累科学资料；（3）直接了解桥跨结构在试验荷载下的实际工作状态，判断实际承载能力，评价其在设计使用荷载下的工作性能；（4）通过动载试验了解桥跨结构的固有振动特性以及在长期使用荷载阶段的动载性能。4试验依据与准则（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）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62—2004）（4）《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80/1-2004）（5）《公路工程结构可靠度设计统一标准》（GB/T50283-1999）（6）《公路桥梁承载能力检测评定规程》（JTG/TJ21-2011）（7）《大跨径混凝土桥梁的试验方法》（1982年）（8）《内蒙古准兴重载高速公路柳林滩黄河公路大桥设计图纸》5试验内容5.1静载试验测试内容静载试验测试内容主要包括：（1）主梁控制截面在试验荷载下的应变；（2）主梁控制截面在试验荷载下竖向挠度。以上试验用于确定：应变校验系数、挠度校验系数以评定大桥的承受设计荷载的能力及桥梁刚度。准兴黄河大桥主桥东引桥右幅静动载试验方案35.2动载试验测试内容对本桥分别在桥面有、无障碍两种情况下，加载车辆以不同车速驶过桥面时，测试桥梁的动载试验动力特性，主要包括：（1）测定桥梁结构的动力特性，即桥梁结构或构件的自振频率；（2）测定桥梁结构在动荷载作用下的强迫振动回应，即桥梁结构动应变、冲击系数等。6仪器设备主要仪器及设备如表1所示。表1主要检测仪器及设备一览表序号仪器产地用途主要参数1DEWE-2010数据采集仪奥地利动态测试分辨率0.1µε2ARF-A加速度传感器日本动态信号响应量程：10—500m/S23TDS-303多通道静态测试仪日本静态应变测量分辨率0.1µε测量精度：±0.05%；4ASW-50C数据采集仪日本动态应变测量分辨率0.1µε测量精度：±0.05%；5应变片国产静、动态应变测量静应变灵敏度为1µε6精密水准仪国产挠度测量每公里往返测标准差为0.2mm7桥梁检测车国产外观检测及布点8塞尺国产裂缝宽度测量9数码相机日本损伤及现场资料记录10IBM笔记本电脑国产数据处理7静载试验7.1测试截面的确定利用桥梁空间分析程序Midas进行建模分析，依据桥跨结构所得的活载内力包络图和位移包络图，选择测试截面为第一跨0.4L截面（I-I）、18#墩墩顶附近截面（II-II）、第二跨跨中截面（III-III）。大桥数值分析模型如图3所示，内力和位移包络图如图4～图7所示，测试截面示意如图8所示。准兴黄河大桥主桥东引桥右幅静动载试验方案4图3Midas空间分析模型图图4活载弯矩包络图图5活载剪力包络图图6活载挠度最大值图图7活载挠度最小值图准兴黄河大桥主桥东引桥右幅静动载试验方案526002500IIIIIIIIIIII5000171819202120004900500020000准格尔兴和图8测试截面示意图(单位：cm)7.2测点布置（1）应变测点T梁应变测点布置：选择在T梁梁底及腹板上缘布置应变测点，沿纵桥向布置于I-I、II-II、III-III截面。每个截面布置12个应变（应力）测点，测点布置如图9所示。在每个测试断面的位置布置一个温度补偿片，用于抵消温度变化对测试应变（应力）的影响。1425准格尔兴和121146810213579应变测点图9截面应变测点布置(单位：cm)全桥上部结构共布置应变（应力）测点36个（不含温度补偿片）。（2）挠度测点挠度测点设在桥面上，采用精密水准仪观测结构竖向变位。选择第一跨0.4L截面、第二跨跨中截面17#、18#和19#墩顶作为挠度测试断面，如图10所示。每个断面挠度测点布置如图11所示。准兴黄河大桥主桥东引桥右幅静动载试验方案6200030002500250020000准格尔兴和17181920215000500050005000图10挠度测点纵桥向布置示意图（单位：cm）1425准格尔兴和挠度测点图11挠度测点横断面布置示意图7.3试验荷载根据《公路桥梁承载能力检测评定规程》的规定，静力试验荷载的效率系数η取值范围为0.95≤η≤1.05。这里/()statSS式中:statS——试验荷载作用下，检测部位变位或力的计算值；S——设计标准活荷载作用下，检测部位变位或力的计算值；δ——设计取用的动力系数。为了保证试验的有效性，根据各测试截面的内力与挠度影响线，按最不利位置加载，在保证各测试截面试验荷载效率系数η至少达到0.95以上的条件下，经计算确定静载试验最多需用400kN（车重+荷重）载重汽车6辆。试验加载重车车型如图12所示。准兴黄河大桥主桥东引桥右幅静动载试验方案7图12试验加载重车车型图（单位：cm）7.4试验工况及加载位置（1）加载工况按各测试截面的最不利效应进行布载，共分为6种试验荷载工况，分别为：工况1：纵桥向按I-I截面弯矩、挠度最不利位置布载，横桥向为中载布置。工况2：纵桥向按I-I截面弯矩、挠度最不利位置布载，横桥向为偏载布置。工况3：纵桥向按II-II截面负弯矩最不利位置布载，横桥向为中载布置。工况4：纵桥向按II-II截面负弯矩最不利位置布载，横桥向为偏载布置。工况5：纵桥向按III-III截面弯矩、挠度最不利位置布载，横桥向为中载布置。工况6：纵桥向按III-III截面弯矩、挠度最不利位置布载，横桥向为偏载布置。以上各工况车辆纵向布置如图13所示，横向布置图见14～图15，平面布置见附图。1000100022006900工况3、4工况5、61000工况1、2140020000准格尔兴和17181920215000500050005000图13试验荷载纵桥向位置布置示意图（单位：cm）准兴黄河大桥主桥东引桥右幅静动载试验方案8180130180501425准格尔兴和图14横桥向中载示意图（单位：cm）180130180501425130180准格尔兴和图15横桥向中载示意图（单位：cm）180130180501425准格尔兴和图16横桥向偏载示意图（单位：cm）准兴黄河大桥主桥东引桥右幅静动载试验方案9180130180501425130180准格尔兴和图17横桥向偏载示意图（单位：cm）（2）加载效率上述各工况中试验荷载对测试截面产生的荷载效应和标准活载效应的最大值及加载效率汇总如表2所示。表2各工况加载效率工况项目试验荷载效应M1设计荷载效应M2加载效率η1I-I截面中载最大正弯矩（kN·m）2800.72720.21.032I-I截面偏载最大正弯矩（kN·m）3133.83159.20.993II-II截面中载最大负弯矩（kN·m）-4721.9-4693.31.014II-II截面偏载最大负弯矩（kN·m）-4966.0-4855.41.025III-III截面中载最大正弯矩（kN·m）2181.02092.51.046III-III截面偏载最大正弯矩（kN·m）2532.92468.71.037.5试验过程（1）准备过程试验前应对桥跨结构进行全面检查，在正式加载试验之前完成如下准备工作：①试验前，按照试验方案要求试验车辆装载过磅，记录试验车的原始数据以便进行分析。清理桥面，标记加载位置及测点布设位置。②按前述的应变和挠度测点布置方式进行放样，