上饶丰溪大桥静动载试验检测报告

上饶丰溪大桥成桥静、动载试验(报告编号：11QL081)检 测 报 告江西省交通工程质量检测中心二一一年八月上饶丰溪大桥成桥静、动载试验检测报告委 托 单 位：上饶市城市建设投资开发集团有限公司丰溪大桥工程项目指挥部承 担 单 位：江西省交通工程质量检测中心 资 质 等 级：交通运输部桥隧专项-交GJC桥018计量合格证号 ：2010140309P项目负责人：项 目 总工：主要参加人员：梅志华(高 工) 赖 毅(工程师) 李德慧(工程师) 张志勇(工程师) 伍建强(工程师) 唐世举(工程师) 周叶军(工程师) 周致西(工程师)袁晓晴(工程师) 韩志星(助 工) 洪 颖(助 工) 陈 兵(助 工) 凡汉云(助 工) 于海营(助 工) 宋 瑞(助 工) 李中贤(助 工)报告编写：校 对：审 核：批 准：中心主任：目 录第一章 概 况11.1工程概况11.2常规检测与荷载试验目的31.2.1常规检测目的31.2.2静载试验目的31.2.3动载试验目的31.3试验技术依据3第二章 桥梁常规检测52.1成桥线形52.1.1主拱圈线形52.1.2主桥桥面线形62.1.2主塔线形72.2成桥索力72.3 主要部位尺寸量测82.4 混凝土强度检测82.5主要部位外观缺陷检查92.6 常规检测结论9第三章 主桥静荷载试验113.1荷载试验跨段113.2试验理论计算方法及计算模型113.3试验工况及加载效率123.4测点布置143.5测试方法及测试仪器163.6静载试验加载车位163.6.1加载车辆及荷载173.6.2各工况加载车位183.7试验结果及分析243.7.1工况1、2测试结果分析243.7.2工况3、4测试结果分析263.7.3工况5、6测试结果分析273.7.4工况7、8测试结果分析293.7.5工况9测试结果分析313.7.6构件裂缝和局部失稳状况313.8主桥静载试验小结32第四章 主桥动载试验334.1试验目的334.2测试仪器334.3试验荷载334.4振动测点布置334.5试验工况344.6数据整理与分析354.6.1跑车、跳车试验实测数据汇总354.6.2刹车试验实测数据汇总364.6.3冲击系数分析374.6.4桥梁结构阻尼比394.6.5桥梁振动特性分析394.6.6桥梁结构行车下舒适度评价434.7动载试验结果评定45第六章 常规检测及静、动荷载试验综合结论47现场测试照片48致谢50注意事项51江西省交通工程质量检测中心 上饶丰溪大桥成桥静动载试验检测报告上饶丰溪大桥成桥静动载试验检测报告第一章 概 况1.1工程概况上饶丰溪大桥(K0+457.46K0+879.42)长421.96米，其中西引桥为2(321m)预应力混凝土空心板，东引桥为321m+221m预应力混凝土空心板+13米钢筋混凝土简支板，主桥为55+35+85斜塔斜拉-梁拱组合桥。主桥主塔斜角67度，为C50钢筋混凝土结构，拉索锚固区采用带折线的“工”字型，斜塔柱为矩形实心断面。塔柱设置7对斜拉索，双索面扇形布置。主桥主梁采用2.5m高C55预应力混凝土等高度梁，横截面为单箱四室直腹板形式。断面上跨中两边腹板宽为180cm，两中腹板宽为40cm，主梁跨中顶板厚为28cm，底板厚为25cm；中支点顶板厚53cm，底板厚为50cm，边腹板厚为250cm，中腹板厚为80cm，并设置斜向过渡段，以利于应力扩散；其它主梁截面形式根据其受力不同而变化。主拱采用圆弧拱矢跨比1/4.5，拱肋采用单根1150mm钢管混凝土，主拱钢板厚度20mm。西侧斜拉索(锚固于55米跨)采用PES7-37(55)，东侧斜拉索采用PES7-85、PES7-109、PES7-139，两端采用冷铸锚。下部构造采用桩基础，Y型桥墩；0号桥台采用桩接轻型桥台，15号桥台为桩接台帽式桥台。设计荷载：公路I级，人群荷载3.5kN/m2。主桥及东引桥宽：3米(人行道)+22米(行车道)+3米(人行道)，共28米(含栏杆)，西引桥宽：1米(人行道)+22米(行车道)+1米(人行道)，共24米(含栏杆)。大桥主桥立面示意图如图1-1，横断面如图1-2；大桥详情参见施工图设计。上饶丰溪大桥主桥设计结构复杂，同时具有斜塔斜拉桥、拱桥的受力特性，受力行为非常复杂，设计、施工、养护管理难度均较高。依据公路工程质量检验评定标准及桥梁养护规范的相关规定，技术复杂桥梁应该在竣工后进行荷载试验验证设计理论的正确性、验证桥梁状态是否达到设计正常使用极限状态的要求，留下桥梁竣工良好状态情况下的力学指纹，为以后桥梁养护、管理、维修以及桥梁健康状态的判别提供技术依据和参考资料。同时本桥进行荷载试验可以起到丰富、发展、完善桥梁设计理论的作用。因而本桥进行荷载试验不仅是必要的，对桥梁学科的发展也是有现实意义的。图1-1 丰溪大桥主桥总体布置示意图 单位(m)图1-2 丰溪大桥主桥横断面布置示意图 单位(m)1.2常规检测与荷载试验目的1.2.1常规检测目的桥梁常规检查主要目的为：验证桥梁构件混凝土强度是否满足设计要求；量测成桥线形及构件内力是否与设计相吻合；量测主要部位结构尺寸是否与设计相符；检查构件各部位的病害。桥梁常规检测为荷载试验计算提供一些重要的参数。1.2.2静载试验目的桥梁结构静荷载试验是对桥梁结构物工作状态进行直接测试的一种鉴定手段。桥梁结构在试验荷载作用下，测试结构控制截面的静应变、静挠度，从而判断桥梁结构的工作状态和受力性能；对新建桥梁的质量进行评定，为竣工验收提供依据；为即将投入使用的桥梁的运营、养护积累科学技术资料，充实和发展桥梁设计理论。1.2.3动载试验目的桥梁进行动载试验的目的是：测定桥梁的自振频率、阻尼特性，测定结构受迫振动的振幅、冲击系数等，为桥梁的正常使用提供指导，防止出现危害桥梁安全的共振现象，判定桥梁的实际动力性能是否符合设计要求。1.3试验技术依据1. 工程建设标准强制性条文(公路工程部分)，建设部，2008年；2. 大跨径混凝土桥梁的试验方法(经1982年10月在柏林举行的专题第五次专家会议通过)，交通部公路科学研究所、交通部公路局技术处、交通部公路规划设计院，1982年10月，北京(以下简称试验方法)；3. 公路桥梁承载能力检测评定规程(报批稿)，交通部公路科学研究所；4. 公路工程技术标准(JTGB01-2003)；5. 公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)；6. 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTGD62-2004)；7. 公路斜拉桥设计细则(JTG/T D65-01-2007)；8. 公路桥涵养护技术规范(JTG H11-2004)；9. 城市桥梁养护技术规范(CJJ-99-2003)；10. 公路工程质量检验评定标准(JTG F80/1-2004)；11. 城市桥梁工程施工与质量验收规范(CJJ2-2008)；12. 上饶市丰溪大桥工程施工图设计，中交公路规划设计院有限公司 2009年6月。13. 上饶丰溪大桥施工监控报告等原始技术资料。第二章 桥梁常规检测依据交通部公路工程质量检验评定标准、公路桥涵养护技术规范、城市桥梁养护技术规范及建设部城市桥梁工程施工与质量验收规范，结合丰溪大桥结构特点，常规检测主要包括以下内容：成桥状态桥梁线形及内力测试、主要部位尺寸量测、关键部位混凝土强度检测、主要部位外观缺陷检查。2.1成桥线形斜拉-拱组合桥成桥线形与施工阶段密切相连，通过实测桥梁成桥线形，对试验理论计算模型加以修正，也为桥梁后期管养提供重要依据。本次成桥线形测量包含主拱圈、主塔及主桥桥面线形。2.1.1主拱圈线形在主拱圈下缘8等份点设置测点，采用全站仪测试拱圈下缘竖向坐标，按设计拱圈直径推定实测拱轴线。主拱圈实测拱轴线与设计拱轴线比对图如图2-1所示。图2-1 实测拱轴线示意图图中可以看出，上下游实测拱轴线跨径、矢跨比与设计值较为吻合，拱轴线形与设计值存在一定的偏差。2.1.2主桥桥面线形从6#墩至9#墩，纵桥向每10m设置一个测试断面，每断面在桥面上中下游布置3个测点，测量结果详见表2.1所示。实测桥面竖向线形图如图2-2所示。主桥桥面高程实测数据一览表 表2.1位置上游桥面中线下游上游横坡下游横坡6#墩49.05349.21149.0421.45%1.55%10m49.15749.32149.1571.50%1.50%20m49.34749.52649.3751.64%1.39%30m49.57249.70749.5571.24%1.38%40m49.73749.86949.7121.21%1.44%50m49.87949.99749.8391.08%1.45%60m49.91550.08949.9081.60%1.66%70m49.97350.13749.9551.50%1.67%80m50.00150.15649.9401.42%1.98%90m50.00450.15149.9611.35%1.74%100m49.92650.09249.9191.52%1.59%110m49.83850.00049.8311.49%1.55%120m49.68149.87049.6971.73%1.59%130m49.51549.69449.5141.64%1.65%140m49.33849.49949.3391.48%1.47%150m49.14249.30249.1221.47%1.65%160m48.90549.07748.9171.58%1.47%170m48.67448.83048.6841.43%1.34%9#墩(175m)48.46248.63248.4751.56%1.44%注：表中高程为假定高程，测点布置图如图2-2。从表2.1及图2-2可以得出：1桥面实测竖向线形与设计值偏差较大，6#7#墩跨较设计线形低，8#9#墩跨较设计线形高，由于线形比对图中实测高程为假定高程，且假定6#墩实测与设计一致，故图中高程差值仅供参考；2桥面横坡实测值位于1.21%1.98%之间，与设计值(1.5%)较为吻合；图2-2 桥面竖向线形示意图2.1.2主塔线形本次检测主塔线形主要测试主塔斜率，在塔底及塔顶设置测点，根据实测两点的水平距离及垂直距离，利用三角关系计算出主塔斜率。实测塔柱斜角为：66.42(上游塔柱)、66.36(下游塔柱)，接近设计值(67)。2.2成桥索力斜拉桥的拉索是主要承重的构件，斜拉桥在运营阶段，拉索索力及和分析是非常重要的，本次检测采用采用环境随机振动法测定拉索振动频率,采集的信号经频谱分析得出拉索自振频率,进而求出拉索索力，拉索索力力测试结果见表2.2。成桥状态下拉索索力测试结果表 表2.2上游索下游索拉索号实测索力(kN)设计索力(kN)实测-设计%拉索号实测索力(kN)设计索力(kN)实测-设计%A1714750 -5 A1744 750 -1 A2731750 -3 A2832 750 11 A310591100 -4 A31099 1100 0 A411781100 7 A41236 1100 12 A511691100 6 A51074 1100 -2 A611381100 3 A61162 1100 6 A7774750 3 A7741 750 -1 B125192600 -3 B12519 2600 -3 B224592600 -5 B22471 2600 -5 B331923250 -2 B33390 3250 4 B433833250 4 B43422 3250 5 B534253250 5 B53356 3250 3 B622432100 7 B62231 2100 6 B719282100 -8 B72038 2100 -3 注：1.拉索编号从与设计图中相同，从靠近塔侧至远离塔侧依次编排，A表示55m跨的斜拉索； 2.表中设计索力为设计图纸中给出的成桥索力值。由表2.2可看出：实测斜拉索索力与设计索力基本接近，相对误差在-8%+12%之间；成桥状态下斜拉索索力上下游比较对称，实测索力安全系数大于2.5，满足公路斜拉桥设计细则(JTG/T D65-01-2007)要求。2.3 主要部位尺寸量测在试验前，主要对桥面布置、跨径、各关键部位尺寸进行复核性量测，以确保荷载试验理论计算的准确性。经现场量测，主梁腹板高度2.208m、梁底宽25.811m，桥面宽为：3.02米(人行道)+22.03米(行车道)+3.04(人行道)，共28.09米，实测跨径175.056m(6#墩与9#墩中线距离)。2.4 混凝土强度检测混凝土强度系衡量构件抗力的一个重要指标，它的量值直接关系到桥梁的承载能力与使用安全。根据丰溪大桥结构特点及现场实际状况，依据回弹法检测混凝土抗压强度技术规程(JGJ/T23-2001)，采用回弹法对主桥主要构件进行混凝土强度检测。各检测部位、测试方法与测区数详见表2.3所示。测试结果详见表2.4所示。混凝土强度测区一览表 表2.3构件名结构部位测试方法测区数主梁85m跨L/3附近梁底下缘回弹法10主塔下游塔柱内缘回弹法10 混凝土强度推定值一览表 表2.4构件名结构部位混凝土强度推定值(MPa)设计主梁东岸下游主塔下横梁处内缘58.5C55主塔东岸下游锚碇外缘53.0C50经检测，丰溪大桥主桥主梁、主塔实际混凝土推定强度大于混凝土设计强度。2.5主要部位外观缺陷检查试验前，对丰溪大桥主桥主要构件进行外观检查。经检查发现：主梁55m跨0.4L截面(1截面)下缘混凝土松散；主桥伸缩缝夹砂。由于主桥主梁下部现浇支架已经拆除，且主梁及主塔外均有涂层，主塔内部无爬梯，主塔及主梁下缘的锚头均无法检查，仅从外观上看，主桥主拱圈、吊杆、斜拉索、主塔、主梁、桥墩、支座各外观鉴定项目基本满足公路工程质量检验评定标准JTG F80/1-2004及城市桥梁工程施工与质量验收规范(CJJ2-2008)的要求。2.6 常规检测结论1. 主拱圈、桥面竖向线形与设计值存在偏差，主拱圈实测失跨比及桥面横坡与设计值较为吻合。2. 实测成桥斜拉索索力与设计成桥索力吻合，成桥状态下实测索力安全系数大于2.5，满足公路斜拉桥设计细则(JTG/T D65-01-2007)要求。3. 主桥主梁测试截面(1截面)下缘混凝土表层不密实，强度稍低,主桥伸缩缝夹泥。4. 大桥其余实测项目基本满足公路工程质量检验评定标准JTG F80/1-2004及城市桥梁工程施工与质量验收规范(CJJ2-2008)要求。第三章 主桥静荷载试验3.1荷载试验跨段主桥(6#墩9#墩)55m跨、35m跨及85m跨分别进行静载试验。3.2试验理论计算方法及计算模型全桥运营阶段的内力及加载效率采用空间杆系模型计算分析。各试验工况理论值采用空间实体模型计算分析。试验加载效率的计算采用有限元计算模拟大桥成桥状态，在合理的成桥状态基础上进行试验加载计算。空间杆系计算模型如图3-1，空间实体计算模型如图3-2所示。图3-1 空间杆系计算模型图图3-2 空间实体计算模型图空间杆系模型计算要点及相关参数取值如下：1. 活载计算采用公路I级为控制荷载，车道布置依据设计图纸，非机动车道及人行道采用人群加载(集度为3.5kN/m2)；2. 计算相关参数取值依据设计图纸及常规检测结果；3. 根据设计规定的施工阶段建立结构有限元模型仿真分析。空间实体模型计算要点及相关参数取值如下：1.分别用索单元、梁单元、实体单元模拟丰溪大桥的斜拉索吊杆、塔拱圈及主梁；2.试验加载计算在成桥内力状态基础上进行加载计算；3.未考虑桥面铺装层参与活载受力，动力计算考虑二期恒载的影响；3.3试验工况及加载效率依据试验方法，结合本桥受力特点，选取如下12个静载试验工况，为更好检测桥梁在运营过程中承受不利荷载情况，各试验工况视其不利情况采用对称与偏载两种情况加载。1. 55m跨主梁0.4L截面(距6#墩中心线22.16m)最大正弯矩；2. 7#墩顶主梁截面最大负弯矩；3. 8#墩顶(斜塔侧)主梁截面最大负弯矩；4. 85m跨主梁0.37L截面(距9#墩中心线31.7m)最大正弯矩；5. 主塔根部截面最大弯矩；6. 拱顶截面最大正弯矩及竖向挠度；7. 拱脚截面最大弯矩；8. 斜塔顶最大水平位移；9. 拉索最大索力(增量)；10. 85m跨中吊杆最大索力(增量)；11. 主梁最大纵桥向水平位移；12. 主梁支点截面(9#墩)最大剪力。根据等待荷载的方法，依据试验方法，按照下式确定静载试验效率：式中：加载效率； 试验荷载作用下，某工况最大计算效应值； 设计标准活荷载不计冲击作用时产生的某试验工况最不利计算效应值；设计取用的冲击系数；试验荷载采用三轴载重汽车(前轴重60kN，中后轴重120kN，前中轴距为3.5m，中后轴距为1.3m，轮距1.9m)。根据本桥的受力特点，适当地布置加载车辆，可将部分工况合并，最终静载试验工况及加载效率如表3.1。主桥各静载工况试验效率表 表3.1工况试验项目设计活载效应试验荷载效应静载试验效率工况1(偏载工况)工况2(对称工况)55m跨0.40L截面最大正弯矩25990 256620.99工况3(偏载工况)工况4(对称工况)7#墩顶截面最大负弯矩22492 214620.95工况5(偏载工况)工况6(对称工况)8#墩顶斜塔侧主梁截面最大负弯矩34271 288160.84主塔最大纵桥向位移0.0110.0090.82主梁最大纵桥向位移0.0040.004 1.00工况7(偏载工况)工况8(对称工况)85m跨0.37L截面最大正弯矩32922301520.92斜索跨中最大索力(增量)92.980.60.86跨中吊杆最大索力(增量)50.148.5 0.97工况9主梁支点截面(9#墩)最大剪力16296790.42注：表中数据弯矩单位为kNm，位移单位为m，下挠为正，纵桥向为正，索力、吊杆力及剪力单位为kN；支点剪力工况为次要试验工况。3.4测点布置1.应力测点布置在主梁各控制截面(14截面)梁底布置7个纵桥向应变测点，85m跨0.37L截面(4截面)及55m跨0.4L截面(1截面)腹板沿梁高等分布置5个纵桥向混凝土应变测点。9#墩支点附近主梁沿梁高等分布置4个主应力(剪应力)测点(45直角应变花)。在主塔底截面(5截面)四个角点处布置垂直向混凝土应变测点。在主拱圈顶及底部截面(6、7截面)上下缘沿拱轴线布置应变测点。各应变测试截面如图3-3所示，测点布置示意如图3-4所示。2.挠度测点布置1截面梁底布置3个百分表挠度测点，4截面桥面布置3个挠度测点，塔顶布置1个纵桥向位移测点。测点布置如图3-3所示。主桥各跨支座处布置支座变形测点(图中为示)。在桥各跨除控制断面布置挠度测点外，偏载侧桥面每隔一定位置布置挠度测点，用于测试桥面挠度曲线。图3-3 主桥各测试断面位置图图3-4 主桥各测试断面测点布置示意图3.5测试方法及测试仪器1. 主梁挠度(挠曲线)、主塔偏位测试55m跨挠度采用百分表测试，85m跨挠度采用精密水准仪测试，所有桥面挠度曲线均采用精密水准仪测试。主塔偏位采用全站仪测试。2. 应力测试混凝土及主拱圈应变均采用静态电阻应变仪测量。3. 斜拉索力测试斜桥索索力采用振动测试法测试。4. 混凝土可能裂缝观测混凝土裂缝宽度用裂缝观测仪测读。静载试验仪器如表3.2所示。主桥静载试验主要仪器一览表 表3.2设备名称设备型号数量设备精度用途备注混凝土电阻应变仪DH381521混凝土及拱圈应变测试60通道INV动态测试系统/1/索力测试/徕卡全站仪TCR40211mm主塔偏位瑞士进口徕卡电子水准仪DNA0310.01mm桥面挠度(挠曲线)瑞士进口百分表/若干0.01mm梁底挠度/电阻应变片BX120-100AABX120-2AA若干2.081%应变测试/3.6静载试验加载车位静载试验采用14辆30吨的重车为加载车。静载试验前，使用部分加载车在桥上缓行几次并停放，进行预压，以消除结构塑性变形并使测试系统进入正常的工作状态，正式加载时分级加载。3.6.1加载车辆及荷载本次试验车辆选用14辆自卸重车，其主要技术指标见表3.3，车辆重量见表3.3。试验车辆技术指标 表3.3L1L2L3(4)序号车 号轴距(m)轮距(m)L1L2L3(前轮距)L4(中、后轮距)1329923.501.301.901.902517883.501.301.901.903322483.501.301.901.904821273.501.301.901.905517783.501.301.901.906821163.501.301.901.907329503.501.301.901.908517903.501.301.901.909515533.501.301.901.9010329783.501.301.901.9011821193.501.301.901.9012329823.501.301.901.9013821283.501.301.901.9014123.501.301.901.90试验车辆重量表(kN) 表3.4序号车 号前轴重中、后轴重总重1329927425733125178881236317332248782313094821277823331155177885223308682116762323087329507323731085179070232302951553642332971032978802253051182119732453181232982852173021382128722212931412692523213.6.2各工况加载车位 工况1：55m跨0.4L(1截面)截面最大正弯矩偏载加载：分四级加载，按照1、3、2、4列顺序依次加载(偏载侧为第1列)；卸载：按加载顺序分级卸载。车位布置如图3-5所示，图中单位均为m，后续工况车位图中单位均同。图3-5 工况1加载车位示意图 工况2：55m跨0.4L(1截面)截面最大正弯矩对称加载加载：分四级，按照2、3、1、4列顺序依次加载； 卸载：按加载顺序分级卸载。车位布置如图3-6所示。图3-6 工况2加载车位示意图 工况3：主梁7#墩截面(2截面)最大负弯矩偏载加载：按照工况1分级加载；卸载：按加载分级卸载。车位布置如图3-7所示。图3-7 工况3加载车位示意图 工况4：主梁7#墩截面(2截面)最大负弯矩对称加载加载：按工况2分级加载；卸载：按加载分级卸载。车位布置如图3-8所示。图3-8 工况4加载车位示意图 工况5：主梁8#墩斜塔侧截面(3截面)最大负弯矩偏载加载：按1、3、2、4列加载顺序分级加载；卸载：按加载顺序分级卸载。车位布置如图3-9所示。图3-9 工况5加载车位示意图 工况6：主梁8#墩斜塔侧截面(3截面)最大负弯矩对称加载加载：按工况5加载顺序分级加载；卸载：按加载顺序分级卸载。车位布置如图3-10所示。图3-10 工况6加载车位示意图 工况7：主梁85m跨0.37L(4截面)截面最大正弯矩偏载加载：按工况1加载顺序分级加载；卸载：按加载顺序分级卸载。车位布置如图3-11所示。图3-11 工况7加载车位示意图 工况8：主梁85m跨0.37L截面最大正弯矩对称载加载：按工况2加载顺序分级加载；卸载：按加载顺序分级卸载。车位布置如图3-12所示。图3-12 工况8加载车位示意图 工况9：主梁9#墩支点截面最大剪力对称加载加载：按3、4、2、5、1、6列顺序分3级加载；卸载：按加载顺序分级卸载。车位布置如图3-13所示。图3-13 工况9加载车位示意图3.7试验结果及分析每次加载后观测仪表的读数,读数稳定后记录各工况测试数据,继续加(卸)下一级荷载直至试验完毕。每一次的数据实测值等于读数值减去初读数值。各测点的实测应力按虎克定律,由测点应变求得,材料相关参数按照设计图纸及相关规范取值。根据试验情况,整理出试验桥跨在试验荷载作用下被测截面实测应力值、挠度值与理论计算值的关系，并绘制相应的表格及图形。以下图表中，主梁纵桥向应力、拱圈应力、拉索索力拉为正，主塔根部截面应力为竖直向应力，拉为正，挠度下挠为正，“/”表示该处测点数据失真。3.7.1工况1、2测试结果分析工况1、2为主桥55m跨0.4L(1截面)主梁最大正弯矩工况，工况1为偏载工况，工况2为对称工况。工况1、2中，实测截面下缘应力、挠度、及该跨下游侧(偏载侧)挠度曲线。工况1下实测1截面下缘混凝土纵桥向应力如表3.5,1截面下缘挠度如表3.6,55m跨挠度曲线如图3-14。工况2下实测1截面下缘混凝土纵桥向应力如表3.7,1截面下缘挠度如表3.8。表3.53.7及图3-18可知：工况1、2下，1截面下缘纵桥向应力实测最大为1.68MPa，梁底挠度实测最大为6.75mm，两个工况下1截面各测点应力校验系数在0.430.99之间，应力校验系数变化较大，主要因梁横向跨度大，剪力滞效应明显，材料部均匀所致；挠度校验系数在0.660.80之间，满足试验方法要求(校验系数小于1.05)，该跨挠度曲线各测点挠度实测值均小于理论值，说明55m跨主梁实际工作性能满足设计要求；卸载后各测点实测残余应力微小，挠度残余值/实测值在5.3%7.5%之间，满足试验方法要求(小于0.2)，说明55m跨梁体处于弹性工作状态，有较好的弹性恢复能力；偏载工况下，1截面挠度偏载系数实测为1.16。工况1 55m跨0.4L截面(1截面)下缘应力结果表 表3.5注：表中，7#点为偏载侧测点，1-7#从上游至下游依次编排，以下主梁应力测点编号均同。工况1 55m跨0.4L截面(1截面)下缘挠度结果表 表3.6注：表中，1#点为偏载侧测点，1-3#从下游至上游依次编排，以下主梁挠度测点编号均同。图3-14 工况1桥面下游挠度曲线(55m跨)工况2 55m跨0.4L截面(1截面)下缘应力结果表 表3.7工况2 55m跨0.4L截面(1截面)下缘挠度结果表 表3.83.7.2工况3、4测试结果分析工况3、4为主桥7#顶主梁截面(2截面)最大负弯矩工况，工况3为偏载工况，工况4为对称工况。工况3、4中，实测2截面下缘应力、及55m跨下游侧(偏载侧)挠度曲线。工况3下实测2截面下缘混凝土纵桥向应力如表3.9,55m跨挠度曲线如图3-15。工况4下实测2截面下缘混凝土纵桥向应力如表3.10。表3.9及表3.10可知：工况3、4下，2截面下缘纵桥向应力实测最大为-0.79MPa，各测点校验系数在0.770.90之间，实测值均小于理论值，卸载后各测点实测残余应力微小，说明该截面主梁静力工作性能满足设计要求，试验跨梁体处于弹性工作状态。图3-15可知：工况3下，55m跨挠度均小于理论值，说明该跨主梁实际变形工作能力满足设计要求。工况3 7#墩顶主梁截面(2截面)下缘应力结果表 表3.9工况4 7#墩顶主梁截面(2截面)下缘应力结果表 表3.10图3-15 工况3桥面下游挠度曲线(55m跨)3.7.3工况5、6测试结果分析工况5、6为主桥8#顶主梁截面(3截面)最大负弯矩工况，工况5为偏载工况，工况6为对称工况。工况5、6中，实测3截面下缘应力、主塔及主梁纵桥向位移、主塔根部截面应力及85m跨下游侧(偏载侧)挠度曲线。工况5下实测3截面下缘混凝土纵桥向应力如表3.11,工况6下实测3截面下缘混凝土纵桥向应力如表3.12，85m跨挠度曲线如图3-16。表3.11及表3.12可知：工况5、6下，3截面下缘纵桥向应力实测最大为-1.23MPa，各测点校验系数在0.440.81之间，实测值均小于理论值，卸载后各测点实测残余应力微小，说明该截面主梁实际静力承载能力满足设计要求，主梁有较好弹性恢复能力。图3-16可知：工况6下，85m跨挠度均小于理论值，该跨主梁实际变形工作能力满足设计要求。工况5、6下，主塔纵桥向位移理论计算值较小，最大小于5mm(朝9#墩侧偏)，实测主梁及主塔纵桥向位移微小，主桥及主塔纵桥向刚度较大。主塔根部截面应力(垂直向)理论值较小(绝对值小于0.13MPa)，实测主塔根部截面应力(垂直向)微小(小于0.1MPa)，说明主塔实际工作性能好于理论预期。工况5 8#墩顶主梁截面(3截面)下缘应力结果表 表3.11工况6 8#墩顶主梁截面(3截面)下缘应力结果表 表3.12图3-16 工况6桥面下游挠度曲线(85m跨)3.7.4工况7、8测试结果分析工况7、8为主桥85m跨0.37L截面(4截面)最大正弯矩工况，工况7为偏载工况，工况8为对称工况。工况7、8中，实测4截面下缘应力、4截面桥面挠度、主拱圈应力、斜拉索索力见表3.133.17，85m跨挠度曲线如图3-17。表3.13及表3.14可知：工况7、8下，4截面下缘纵桥向应力实测最大为1.88MPa，各测点校验系数在0.731.04之间，满足试验方法要求，实测值均小于理论值，说明该截面主梁实际强度满足设计要求；卸载后各测点实测残余应力微小，说明试验跨梁体处于弹性工作状态。表3.15及表3.16可知：工况7、8下，主拱圈拱脚及拱顶应力校验系数在0.310.87之间(拱脚下缘应力校验系数偏小，系测点处应变片工作异常所致。)，实测值均小于理论值，主拱圈实际强度满足设计要求；斜拉索索力增量最大的几根索实测索力增量亦小于理论值，斜拉索工作正常。表3.17可知，工况8下，4截面各测点挠度测值均匀，各测点校验系数小于1.0，满足试验方法要求，截面横向刚度满足设计要求。图3-17可知，工况7下，85m跨桥面上下游挠度曲线与理论值相关性较好，实测值均小于理论计算值，该跨竖向整体刚度满足设计要求。偏载工况下，4截面挠度偏载系数实测为1.23。工况7 85m跨0.37L主梁截面(4截面)下缘应力结果表 表3.13工况8 85m跨0.37L主梁截面(4截面)下缘应力结果表 表3.14工况7 下游拱圈及拉索索力结果表 表3.15主拱圈应力(MPa)斜拉索索力(kN)拱顶上缘拱顶下缘拱脚上缘拱脚下缘B3#索B4#索B5#索实测值-3.05-0.28-13.955.34695940理论值-3.50-0.34-19.0014.60878360校验系数0.87 0.82 0.73 0.37 0.790.710.67工况8 下游拱圈及拉索索力结果表 表3.16主拱圈应力(MPa)斜拉索索力(kN)拱顶上缘拱顶下缘拱脚上缘拱脚下缘B3#索B4#索B5#索实测值-2.52 -0.39 -11.75 4.28 695240理论值-2.90-0.48-17.0013.60736850校验系数0.87 0.81 0.69 0.31 0.950.760.80工况8 85m跨0.37L截面(4截面)桥面挠度结果表 表3.17图3-17 工况7下85m跨桥面挠度曲线3.7.5工况9测试结果分析工况9为9#墩支点主梁最大剪力工况，该工况下，实测9#墩支点附近主梁下游侧主梁腹板斜截面试验荷载引起的最大主拉应力。实测结果表明，该工况下，测试截面最大主拉应力较小，试验荷载引起的主拉应力理论计算值微小(小于0.1MPa)；支点附近主梁受力较为复杂，较小的测试值可能存在较大的相对误差。实测数据与理论计算值均很小，故认为此处截面力学响应属正常。3.7.6构件裂缝和局部失稳状况裂缝的评定主要是就试验荷载作用下受力裂缝出现和扩展的状态进行分析。试验桥跨结构试验前后及试验过程中，在可观察范围内主拱圈未见焊缝开裂，混凝土构件未发现肉眼可见裂缝；未见钢构件局部失稳和不可恢复的变形现象。3.8主桥静载试验小结通过数据分析与评定，可以得出如下结论：1.在静荷载下，桥梁实际受力状态与理论计算模式基本吻合，各测值均小于理论计算值，卸载后应力回零良好，材料处于弹性受力状态。2.在静荷载下，桥梁结构变形与理论值基本吻合，各测值均小于理论计算值，卸载后残余变形很小，结构刚度满足设计要求，结构处于弹性受力状态，具有较好的整体刚度。3.在横桥向偏心荷载下，结构变形及应力偏载效应不大；对称作用下，结构变形及应力对称性较好，桥梁结构整体工作性能较好。综上所述：可以认为本桥主桥静载受力性能满足设计荷载标准正常使用极限状态。第四章 主桥动载试验4.1试验目的对于承受车辆活载为主要荷载的桥梁结构，当车辆以一定速度通过桥梁时，引起结构振动，从而造成结构的内力和变形比相同静力荷载作用时要大，这种动力反应是桥梁结构和车辆这两个振动系统相互作用的结果。它除与这两个系统自身的动力特性有关外，还与桥面平整度及车辆运行状况等因素有关；所以通过动力荷载试验测定结构在动力荷载作用下的强迫振动反应，可以判断结构的动力稳定性。4.2测试仪器本次动载采用了北京东方振动和噪声技术研究所动态测试系统(INV动态测试系统)及北京光电技术研究所的激光挠度仪，各测试仪器功能见表4.1。动载测试仪器一览表 表4.1仪器名称设备及传感器型号测试项目INV动态测试系统INV-CPCI 3020C智能数据采集处理分析仪、DASP大容量数据采集处理分析平台软件、INV1861应变调理盒、941B超低频速度传感器。动位移、动应变及自振参数激光挠度仪BJQN-5B型桥梁挠度检测仪、光靶动挠度4.3试验荷载动载试验选用6辆静重车作为激振设备，模拟车队通过大桥的情况，另外还以2辆重车作为激振设备，模拟双车通过大桥的情况。4.4振动测点布置在上饶丰溪大桥主桥85m跨(8#墩9#墩)主梁L/2、5L/8、2L/3、3L/4截面及55m跨L/2截面处各布置一个竖桥向振动传感器，在主桥85m跨主梁L/2、2L/3截面处各布置一个横桥向水平拾振器，在主桥85m跨主梁L/2截面处各布置一个顺桥向水平拾振器；在主桥85m跨主梁2L/3截面梁底处各布置一个动态应变测点和一个动态挠度测点(光靶)，上饶丰溪大桥桥梁结构振动测点布置图如图4-1所示。图4-1 上饶丰溪大桥结构振动测点布置示意图4.5试验工况1)跑车试验：在桥面无任何障碍的情况下，用载重汽车分别以10km/h、20km/h、30km/h、40km/h、50km/h匀速通过桥梁，测定试验桥跨结构在运行车辆荷载作用下的动力响应；2)刹车试验：2辆载重汽车(左右幅各一辆)以20km/h在主跨(85m跨)L/2截面处立即刹车(顺桥向及斜向)，测定试验桥跨结构在刹车作用下的动力响应；3)模态振动试验：测量桥梁固有振动(自振频率、振形、阻尼比)。各工况描述如表4.2所示。上饶丰溪大桥动载试验工况描述 表4.2项目工况车数(辆)工况描述跑车车队10km/h跑车62列6辆并排同步跑车顺桥向3排车，每排间距50米。车队20km/h跑车6车队30km/h跑车6双车40km/h跑车22列2辆并排同步跑车。双车50km/h跑车2刹车斜桥向刹车2车速20km/h，2辆车并排同步刹车。模态模态试验0/4.6数据整理与分析4.6.1跑车、跳车试验实测数据汇总跑车工况下，激光挠度仪及INV动态测试系统实测各车速跑车下主桥85m跨2L/3截面处动挠度及动位移(即振动幅值D)见表4.3。 跑车各工况实测最大动挠度值 表4.3试验工况行驶方向动挠度Y(mm)(激光挠度仪)振动幅值D(mm)(INV动态测试系统)车队(2车道6车)10km/h上游跑车9#墩-6#墩2.4510.086车队(2车道6车)10km/h下游跑车6#墩-9#墩4.1180.131车队(2车道6车)20km/h上游跑车9#墩-6#墩2.5240.096车队(2车道6车)20km/h下游跑车6#墩-9#墩4.1960.219车队(2车道6车)30km/h上游跑车9#墩-6#墩2.9000.073车队(2车道6车)30km/h下游跑车6#墩-9#墩4.3150.368双车(2车道2车)40km/h下游跑车6#墩-9#墩2.2800.231双车(2车道2车)50km/h下游跑车6#墩-9#墩2.3600.288上表可以看出，随着跑车速度增加，实测振幅增加。各跑车工况下主梁2L/3截面下游桥面处动位移时程曲线如图4-24-6。图4-2 10km/h下游跑车动位移时程曲线图4-3 20km/h下游跑车动位移时程曲线图4-4 30km/h下游跑车动位移时程曲线图4-5 40km/h下游跑车动位移时程曲线图4-6 50km/h下游跑车动位移时程曲线4.6.2刹车试验实测数据汇总试验车以20km/h