静动载试验-----静载试验

1、第二章静载试验北浩龙江大桥位于省市柳城县，采用 40+64+40m三跨一联预应力砼变高度箱形 连续梁，属于新建铁路桥梁。根据结构特点，静载试验选择 3跨0#台1#墩边跨、 中跨、1#墩2#墩边跨进展试验，经过各方单位几天的密切配合和精心准备，于2021年7月10日上午6:30至下午18:00完成了对0#桥台到3#墩之间的桥跨的全部3种工 况的现场静载试验。1ArL戶C厂卩1& -1 -0 A试验跨0CU1试验跨pDT；1试验跨1柳州贵阳图2.1北浩龙江大桥立面布置图单位：m2.1测点布置与测试方法2.1.1 控制截面应力测试应变测试主要采用外表式振弦式应变计，配合读数仪，测量精度控制在土0.2

2、MP以。应变值通过记录的N或L值得到：1 2K109 NY L0式中，K =4.062，N1、L1当前值，Nc、Lc初始值。为消除温度变化的影响，在梁体非受力位置布置一个应变温度补偿测点(a)跨中截面测点布置图下游(b)墩顶截面测点布置图图2.2 梁体控制截面应变测点布置示意图梁体竖向静挠度测试在边跨跨中、中跨跨中、中跨 L/4、中跨3L/4与各支座截面布置挠度测点，上下 游两侧对称布置。考虑到连续梁桥的特点，各控制截面加载时，除了测试本试验跨支 点外，还需测试两相邻桥跨跨中、支点处布置挠度测点，测点布置如图 2.3所示。挠度测试主要采用高精细水准仪进展，测试时，须找取不受荷载影响的稳定的后视

3、点此项容主要为评判桥梁的竖向刚度提供依据。同时，还可监测各支点的沉降申I-ii试验跨试验跨-吉I亍试验跨图2.3挠度测点布置示意图2.1.3 裂缝观测为了确保梁体的工作状态，试验过程中与加载后，须对梁体控制截面进展详细观 测，包括裂缝的出现与扩展情况。假设混凝土出现裂缝，那么进展裂缝状况描绘，并 采用20倍的刻度放大镜或安装千分表进展裂缝宽度量测。2.2理论分析为了准确分析该的结构特性和确定最不利轮位布载，理论分析主要采用“桥梁博士系统3.03版以与MIDAS大型有限元分析程序分别计算力影响线、控制截面的 应力和变形等参数。各控制截面影响线如图 2.4ac所示。(a)边跨跨中影响线b中跨跨中影

4、响线c1#墩顶截面影响线值 数图2.4北浩龙江大桥各控制截面弯矩影响线2.3加载工况与轮位布置因北浩龙江大桥为单线铁路，故按照单列机车加平板车进展加载。 根据影响线最不利加载。因是现场试验，只能采用正位与实际受力方向一致试验，共进展了3种工况，具体见表2.1。加载荷载共一列，每列为1台东风4型机车自重138T带 2台平板车型号为GPC30B型，总重约1000kN。算得东风4机车的轴重约为230kN， 平板车的轴重为250kN，各轴重如图2.5所示，设计列车静荷载示意图如图 2.6所示， 各工况加载示意图如图2.72.8所示。为了保证试验效果，在选择试验荷载大小和加载位置时采用静载试验效率q进展

5、控制。静力荷载试验效率定义为：试验荷载作用下被测部位的力或变形的计算值 与包括动力扩大效应在的标准设计荷载作用下同一部位的力或变形的计算值的比 值，即：SstqS (1)式中，Sst试验荷载作用下，检测部位的变位或力的计算值；S标准活载作用 下，检测部位的变形或力的计算值； 检定取用的动力系数。根据?铁路检定规?2004条，试验荷载效率系数 q要到达0.801.00，在有困难时可稍予降 低，但不得小于现行的最大运行荷载。表2.1静载试验工况机车平板车平板车230 230 230kN250 250kN250 250kN230 230 230kN250 250kN 250 250kN图2.5加载机

6、车和平板车轴重示意图示意图特种活载普通活载工况控制截面控制元素车辆列数何载效率系数-一-A-A0#桥台1#墩边跨中截面最大正弯矩10.85-二二B-B中跨跨中截面最大正弯矩10.89C-C墩顶负弯矩10.88三D-D2#墩3#墩边跨中截面最大正弯矩10.82备注实际加载轮位由实际加载车辆与荷载效率系数决定。图2.6设计列车竖向静荷载中活载示意图S3廳 ToqREroaR I OD omN *83 CCIIME JJcLr%a工况一SSOOCEr.Ji-.-IXSN - 8-HN gD 需0 一-b工况二B-fi I s .a -ra-彳8-_3 -8.QW r COXES 一c工况三图2.7各

7、工况实际加载轮位示意图a中活载作用下边跨跨中最不利加载轮位b中活载作用下中跨跨中最不利加载轮位c中活载作用墩顶负弯矩最不利加载轮位图2.8各工况设计中活载加载轮位示意图2.4 加载程序1工况一加载：将一列车加到0#桥台1#墩之间梁段的跨中指定位置，根据?铁 路检定规?2004条，当桥梁结构最后5min的变形值小于仪器的最小分辨值 时，即监测应变与挠度无异常时，恒载 10分钟后测量梁的挠度和应变。2工况二加载：将一列车加到1#2#墩顶指定位置，监测应变与挠度无异常时， 恒载10分钟后测量梁的挠度和应变。3工况三加载：将一列车加到2#3#墩之间梁段的跨中指定位置，监测应变与 挠度无异常时，恒载10

8、分钟后测量梁的挠度和应变。加载前先读取初读数，全部三种工况完成后，卸去加载车辆荷载后30分钟，再读取结构剩余变形2.5测试结果与分析2.5.1挠度测试结果分析在最不利荷载作用下，实测北浩龙江大桥挠度值列于表2.2,整体挠度曲线如图2.9所示。从上述图表可看出：1在最不利对称荷载作用下，实测北浩龙江大桥边跨跨中、中跨跨中截 面挠度平均值分别为6.0mm、17.5mm，分别小于理论值 7.6mm、20.6mm，变形校验 系数分别为0.789、0.849,且实测挠跨比为1/6667和1/3704,远小于?铁路检定规?2004表竖向挠跨比限值1/1800,说明结构实测竖向刚度大于设计刚度，满 足设计与

9、规要求。2各工况剩余变形根本为0,说明结构处于弹性工作状态，各工况墩的沉降值 符合规要求。3试验跨加载时，相邻跨出现上挠现象，符合力学行为和受力规律，说明结 构状态良好。表2.2北浩龙江大桥静载挠度实测值mm测点位置工况一工况二工况三上游实测值下游实测值理论值上游实测值下游实测值理论值上游实测值下游实测值理论值0#台000000000边跨中截面-5.8-6.2-7.643.68.4-3-1-2.51#墩000000000L/4截面2. 02.33.2-6.0-7.0-11.91.02.22.9中跨中截面5.74.36.2-16.0-19.0-20.63.05.16.23L/4 截面2.21.8

10、2.9-7.0-9.0-11.52.01.73.22#墩000000000边跨中截面-1.4-2.2-2.57.04.08.2-5.0-4.6-7.63#墩000000000备注1“-表示挠度向下；2剩余变形根本为 0; 3表中位移已扣除支座沉降。mF度挠- - - - 16090距离Im150一：;一上下游实测平均值 理论值a工况一0#台1#墩边跨加载挠度曲线距离ImmF度挠3060120150180_上下游实测平均值 理论值-25(b)工况二中跨加载挠度曲线mF度挠I4C9-86 4 2 0距离Im6090150180上下游实测平均值 Tl理论值(c)工况三2#墩3#墩边跨加载挠度曲线12

11、 I 12梁体应变测试结果分析应变测试的控制截面分别为边跨跨中截面，中跨跨中截面、墩顶截面。实测梁体边跨 跨中、中跨跨中、墩顶截面控制截面在各级荷载作用下应变值列于表2.3，为了便于比较，跨中控制截面腹板、底板应变值列于表 2.3，墩顶截面腹板应变值列于表 2.4。 从上述图表可以看出：1在最不利荷载作用下，实测边跨跨中梁底拉应变为81，较计算值90小，应变校验系数为0.900,满足?铁路检定规?表结构校验系数要求；2在最不利荷载作用下，实测中跨中梁底拉应变为110，较计算值120小，应变校验系数为0.916，满足?铁路检定规?表结构校验系数要求；3在最不利荷载作用下，实测中跨墩顶梁体上缘拉应

12、变为65，较计算值70 小,应变校验系数为0.929，满足?铁路检定规?表结构校验系数要求；4实测应变沿截面高度根本呈线性分布， 且卸载后剩余变形应变根本为0, 说明结构仍处于弹性工作阶段，满足设计与规要求。表2.3跨中截面试验实测应变值测点位置工况一工况二实测值理论值实测值理论值腹板1-35-56-75-882-23-43-40-483152820307182826308-33-43-40-489-36-56-75-88底板480平均为：8190108平均为：110120586109677113备注弹性模量取规值：E=3.45 X 104MPa;应变拉为正，压为负。表2.4墩顶截面试验实测应

13、变值测点位置工况二实测值理论值腹板1657024145310154-29-395-68-866-59-867-26-398121594045105970备注弹性模量取规值：E-3.45 X 104MPa;应变拉为正，压为负。测点位置工况一卩工况二讣工况二讣测点位置实测值理论值实测值理论值实测值理论值跨中65701墩顶腹 板腹板1-35-56-75-88414522-23-43-40-4810153315282030-29-394718282630-68-8658-33-43-40-48-59-8669-36-56-75-88-26-397底板480平 均为：8190108平 均为：110120

14、1215858610940459677 |(113)59(7010备注弹性模量取规值：E=3.45 X 104MPa;应变拉为正，压为负。裂缝观测整个试验过程中，对梁体进展了仔细观测，没有发现任何裂纹。2.6小结1在最不利对称荷载作用下，实测北浩龙江大桥边跨跨中、中跨跨中截面挠度平均值分别为6.0mm、17.5mm，分别小于理论值 7.6mm、20.6mm，变形校验系数分别为0.789、0.849,且实测挠度与跨度比值小于 1/1800,根据?铁路检定规?2004表竖向挠跨比通常值，说明结构实测竖向刚度大于设计刚度，满足设 计与规要求。2各工况剩余变形根本为0,说明结构处于弹性工作状态，各工况墩的沉降值符合规要求。3试验跨加载时，相邻跨出现上挠现象，符合力学行为和受力规律，说明结 构状态良好。4在最不利荷载作用下，实测边跨跨中梁底拉应变为81，较计算值90小