CJJ1160220金坛市丹金溧漕河南门桥改造工程钢便桥荷载试验.doc

金坛市丹金溧漕河南门桥改造工程施工便桥荷载试验报告金坛市丹金溧漕河南门桥改造工程施工便桥荷载试验报告报告编号: CJJ1160220常 州 市 建 筑 科 学 研 究 院 股 份 有 限 公 司CHANGZHOU INSTITUTE OF BUILDING SCIENCE CO.,LTD联系地址：常州市长江中路288号 邮 编：213002联系电话传 真托单位(Client)：金坛建设产业集团工程名称(Name of engineering)：金坛市丹金溧漕河南门桥改造工程施工便桥工程地点(Place of engineering)：金坛市沿河东路检测日期(Test date)：2016年04月06日04月11日项目负责：现场检测负责：试验报告撰写：试验报告审核： 试验报告签发： 检测参加人员： 检测单位(Test client)：常州市建筑科学研究院股份有限公司报告日期(Date)：2016年04月15日目 录1. 桥梁概况及试验实施情况11.1 桥梁概况11.2 技术标准11.3 试验实施情况12. 荷载试验的目的13. 荷载试验的依据14. 荷载试验前的检测35. 荷载试验的内容及方法45.1 静载试验46. 仪器设备及测试系统147. 荷载试验人员安排148. 各加载工况工作流程159. 静载试验结果159.1 应力159.2 挠度1710. 荷载试验后的检查1711. 荷载试验结论1813. 建议181. 桥梁概况及试验实施情况1.1 桥梁概况金坛市丹金溧漕河南门桥改造工程施工便桥位于南门桥北侧约200m处，为临时南门桥的钢便桥。本桥结构型式为加强双排单层型装配式钢桥，跨径为四跨14.4m+15.0m+15.0m+15.6m，南北双幅布置，单幅桥桥面宽为4.0m，下部结构桥墩采用钢管桩基础，桥台采用混凝土基础台身。1.2 技术标准(1) 桥梁荷载等级：公路-级，人群荷载按公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)第4.3.5条取用；(2) 单幅桥面宽度组成：0.63m贝雷架+4.0m人车混合道+0.63m贝雷架；(3) 限载：限载55t，严禁非施工超载汽车上桥；(4) 限速：10km/h。1.3 试验实施情况南门桥静载试验项目组于2016年4月6日进场，对其进行了外观检查、测点布设、车辆联系及桥面布载等工作。4月10日，各项准备工作就绪，并4月11日凌晨0000至430对左、右幅桥梁依次进行了静载试验。现场试验照片见图1-1所示。2. 荷载试验的目的(1) 通过静载试验，掌握结构的现有工作状况，判断桥梁的实际工作状况是否符合设计要求或处于正常受力状态；(2) 通过静载试验研究和理论计算分析，对桥梁的承载能力及工作状况作出综合评价，检验桥梁结构的质量，说明工程的安全度和可靠性，为桥梁后期的养护积累资料。3. 荷载试验的依据(1) 公路工程技术标准(JTG B01-2003)；(2) 公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)；(3) 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)；(4) 公路桥涵地基与基础设计规范(JTG D63-2007)；(5) 公路桥涵地基与基础设计规范(JTJ024-85)；(6) 公路桥涵钢结构及木结构设计规范(JTJ025-86)；(7) 铁路桥梁钢结构设计规范(TB10002.2-2005)；(8) 钢结构设计规范（GB 50017-2003）；(9) 公路桥梁抗震设计细则(JTG/T B02-01-2008)；(10) 公路桥涵施工技术规范(JTG/T F50-2011)；(11) 公路桥涵养护规范(JTG H11-2004)；(12) 公路工程质量检验评定标准(JTG F80/1-2004)；(13) 混凝土结构试验方法标准(GB50152-2012)；(14) 公路桥梁承载能力检测评定规程(JTG/T J21-2011)；(15) 公路桥梁荷载试验规程(JTG/T J21-01-2015)；(16) 南门桥施工便桥设计图纸。应变片安装数据采集加载试验1加载试验2图1-1 现场试验照片4. 荷载试验前的检测在对桥梁进行荷载试验之前，对桥梁的实际状况进行检测，主要病害情况如表4-1所示：表4-1 南门钢构件主要病害贝雷片贝雷片上弦杆、下弦杆、斜撑等防锈漆产生大面积脱落，均不同程度产生了锈蚀，局部锈蚀比较严重，除去表面浮锈层，已经产生锈坑；贝雷片未见有明显变形，销子和保险插销未见有松动和缺失现象。横梁(工字钢)工字钢未见有明显变形和损伤，但防锈漆产生大面积脱落，锈蚀严重。 纵梁纵梁未见有明显变形和损伤，但防锈漆产生大面积脱落，锈蚀严重。斜撑(工字钢)斜撑未见有明显变形和损伤，但防锈漆产生大面积脱落，锈蚀严重。抗风拉杆抗风拉杆个别产生松动现象，拉杆圆钢表面锈蚀明显。定型钢桥面钢桥面底方钢和槽钢锈蚀严重，桥面钢板长时间受车辆碾压已经开始出现翘曲和变形，钢板之间产生较大空隙。U型螺栓桥面板与工字钢之间的U型螺栓未见有松动和缺失现象，但表面均不同程度产生了锈蚀现象。a) 贝雷锈蚀b) 贝雷插销锈蚀c) 桥面钢板翘曲d) 贝雷横向连接锈蚀e) 抗风拉杆有松动f) 钢桥面底方钢和槽钢锈蚀严重图4-1 南门桥钢结构病害图5. 荷载试验的内容及方法5.1 静载试验5.1.1测试内容根据该桥荷载试验的主要目的，通过计算分析，确定以下静载试验测试项目：(1) 边跨跨弦杆的正应力和桥面挠度；(2) 中跨跨弦杆的正应力和桥面挠度；(3) 中支点附近斜腹杆和弦杆的正应力。5.1.2 测试方法(1) 应变测试：采用应变片和静态应变转换箱、采集箱测试。(2) 挠度观测：通过位移传感器及采集箱测试。5.1.3 测试截面及测点布置本桥计算采用桥梁结构分析软件MIDAS/CIVIL2015，单幅桥梁结构离散为5851个单元，3252个节点，计算几何模型见图5-1所示。图5-1桥梁计算模型活载作用下的轴力包络图见图5-2所示，挠度包络图见图5-3所示。图5-2 活载作用下主梁轴力包络图(单位:kN)图5-3 活载作用下挠度包络图(单位：m)根据上述计算结果，并结合本桥梁的构造特点，单幅桥梁静载试验选择截面1-16-6为内力控制截面，其中截面1-1截面4-4为弦杆最大轴力控制截面，截面5-56-6为中支点处腹杆最大轴力控制截面。控制截面位置如图5-4所示，各截面测点布置见图5-5、图5-6。a) 试验测试截面示意图b) 第四跨跨中测试截面位置大样图c) 第三跨跨中测试截面位置大样图d) 第二跨跨中与中支点测试截面位置大样图图5-4 各测试截面总布置图(单位：cm)a) 上、下弦杆纵向传感器布置图(截面1-14-4、截面6-6)b)斜腹杆纵向传感器布置图（截面5-5）图5-5 各测试截面杆件传感器布设(单位：mm)图5-6 截面1-14-4位置处桥面挠度测点(单位：mm)注：、截面3-3、4-4为左幅桥第三跨跨中附近测试截面，截面(3)-(3)、(4)-(4)为右幅桥第二跨跨中附近测试截面； 、截面5-5、6-6为小桩号中支点附近测试截面，本次试验中选择左幅桥进行试验。5.1.4 试验荷载及加载试验效率根据公路桥梁承载能力检测评定规程及公路桥梁荷载试验规程的建议，结合本桥结构特点和使用要求，取静力试验荷载的效率为1.050.85。其中：静力试验荷载效率；式中：Sstat试验荷载作用下，检测部位变形或内力的计算值； S 设计标准荷载作用下，检测部位变形或内力的计算值； 设计取用的动力系数。本桥设计荷载为公路-级、人群荷载按公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)第4.3.5条取用，荷载试验中采用等效荷载进行加载，试验中加载车辆选用同一型载重汽车，其中单辆车总重350kN(前轴重70kN，中后轴重280kN，前中轴距350cm，中后轴距135cm)。加载车辆示意图见图5-7，实际车重见表5-1。 表5-1 加载车辆的重量编号车辆车牌号总重(kN)1苏D593113512苏D09632350图5-7 主桥加载车型图 （单位：cm）本试验各加载截面的加载控制值及试验效率见表5-2，各加载工况下测试的内容见表5-3。车辆加载载位见图5-8图5-11。表5-2 各加载截面的加载控制值及试验效率表工况测试截面内力设计荷载效应试验荷载效应效率系数工况11-1N-(kN)-255-2330.912-2N+(kN)2382140.90工况2(2)3-3/(3)-(3)N-(kN)-196-1730.884-4/(4)-(4)N+(kN)1991750.88工况35-5N-(kN)-135-1200.896-6N-(kN)-146-1350.92注：、正为轴向受拉，负为轴向受压；、工况2为左幅桥第三跨跨中试验工况，工况2为右幅桥第二跨跨中试验工况。表5-3 静载试验工况及测试内容试验工况截面号测试内容工况11-11-1、2-2截面应变、桥面挠度2-2工况23-33-3、4-4截面应变、桥面挠度4-4工况2(3)-(3)(3)-(3)、(4)-(4)截面应变、桥面挠度(4)-(4)工况35-55-5截面应变6-66-6截面应变 表5-4 加载车辆分级及相应加载卸载吨位表（kN）工况加载截面加载分级一级二级工况11-1、2-2截面正载 350/350700/700工况23-3、4-4截面正载350/350700/700工况2(3)-(3)、(4)-(4)截面正载350/350700/700工况35-5、6-6截面正载350/350700/700 注：分子为加载值，分母为卸载值5.1.5各工况影响线和布载图(1) 工况1：边跨1-1、2-2截面最大轴力的加载试验a) 1-1截面轴力影响线b) 2-2截面轴力影响线c) 工况1布载计算图式d) 工况1全级加载平面图图5 -8 工况1 1-1、2-2截面轴力影响线及加载布置图(单位：cm)(2) 工况2：边跨3-3、4-4截面最大轴力的加载试验a) 3-3截面轴力影响线b) 4-4截面轴力影响线c) 工况2布载计算图式d) 工况2全级加载平面图图5-9 工况2 3-3、4-4截面轴力影响线及加载布置图(单位：cm)(3) 工况2：边跨 (3)-(3)、(4)-(4)截面最大轴力的加载试验a) (3)-(3)截面轴力影响线b) (4)-(4)截面轴力影响线c) 工况2布载计算图式d) 工况2全级加载平面图图5-10 工况2 (3)-(3)、(4)-(4)截面轴力影响线及加载布置图(单位：cm)(4) 工况3：边跨5-5、6-6截面最大轴力的加载试验a) 5-5截面轴力影响线b) 6-6截面轴力影响线c) 工况3布载计算图式d) 工况3全级加载平面图图5-11 工况3 5-5、6-6截面轴力影响线及加载布置图(单位：cm)5.1.6 加载注意事项及终止加载条件(1) 加载稳定时间每个工况均采用分级加载方式；每个工况荷载在梁上稳定时间：10min15min；所有测试项目完成后，且实测数据无异常时，再进入下一个工况。(2) 终止加载控制条件控制测点实测应力超过计算的控制应力值时；控制测点实测挠度超过计算的控制挠度值时；发生其它影响构件承载能力或正常使用的损坏时。5.1.7 静载试验数据处理(1) 校验系数实测结构的校验系数是挠度或应力试验值与理论计算值之比，它反映了结构的实际工作状态。其中：实测弹性变位(或弹性应变)理论弹性变位(或弹性应变)实测结构校验系数是一个重要的评定指标，可以从中判断桥梁的承载能力状况。当时说明结构的计算偏于安全，结构的承载能力有一定的安全储备。应力校验系数越小，说明主梁的强度贮备越高；挠度校验系数越小，说明主梁的刚度越好。(2) 相对残余变位(或应变)根据量测数据作下列计算：总变位(或总应变)： 弹性变位(或弹性应变)： 残余变位(或残余应变)： 相对残余变位或应变： 其中：相对残余变位或应变小，说明主梁处于弹性工作状态。测点在控制荷载工况作用下的相对残余变位(或应变)SPSt越小说明结构越接近弹性工作状况。一般要求SPSt值不大于20，当SPSt大于20时，应查明原因。如确系桥梁强度不足，应在评定时，酌情降低桥梁的承载能力。6. 仪器设备及测试系统本桥静载试验使用的仪器设备见表6-1：表6-1 主要仪器设备一览表序号仪器设备名称规格单位数量1激光测距仪D2台12裂缝测宽仪DJCK-2台13数码相机Sony台14应变计/只1565位移传感器(位移计)YHD-50只86静态应变转换箱、采集箱DH3816套17. 荷载试验人员安排本桥静载试验具体工作人员安排见7-1所示：表7-1 主要试验人员序号姓名职务专业分工职 称1周剑峰项目总负责项目总协调硕士、高级工程师2黄彬现场检测负责检测总协调硕士、高级工程师3周平项目技术总负责技术负责本科、高级工程师4陈锋现场检测人员现场检测人员本科、工程师5夏宁现场检测人员现场检测人员本科、工程师6刘立现场检测人员现场检测人员本科、工程师8. 各加载工况工作流程各加载工况工作流程如下：(1) 桥梁空载，根据现场负责人的指令，各测量组读取桥梁在空载下的初始读数，加载车辆在停车场待命；(2) 各测量组读取完初始数据后向现场负责人汇报，然后现场负责人向车辆调度组下指令，加载车辆逐批进场(逐级加载)，相继进入指定位置；(3) 加载车辆全部到位后，静置10min15min向现场负责人报告。现场负责人下达指令，各个测量小组开始测量；(4) 各个测量小组完成本工况各自的测量任务后，向现场负责人报告；(5) 根据各测量小组汇报的测量结果，总指挥判断试验数据是否正常。如果测量结果异常，则命令相应的小组重新测量。如果一切正常，则命令加载车辆撤离；(6) 车辆撤离后，待10min15min向现场负责人报告。现场负责人下达指令，各个测量小组开始卸载测量，本工况结束；(7) 进入下一加载工况，重复(1)(6)步直至试验结束。 9. 静载试验结果9.1 应力该钢便桥左、右幅桥梁各荷载工况作用下相应截面的应力实测值与理论值比较表见表9-1表9-2，表中数据正号表示拉应力，负号表示压应力。表9-1 各工况下测试截面实测应力与理论应力对比表工况测试截面测点位置实测平均应力e(MPa)理论平均应力s(MPa)校验系数e/s工况11-1左侧贝雷内贝雷片-78.9-94.40.84外贝雷片-67.3-88.50.76右侧贝雷内贝雷片-80.4-94.40.85外贝雷片-79.1-88.50.892-2左侧贝雷内贝雷片77.983.10.94外贝雷片68.575.80.90右侧贝雷内贝雷片70.983.10.85外贝雷片60.475.80.80工况23-3左侧贝雷内贝雷片-55.2-70.20.79外贝雷片-49.8-65.90.76右侧贝雷内贝雷片-61.7-70.20.88外贝雷片-55.0-65.90.834-4左侧贝雷内贝雷片45.965.60.70外贝雷片44.857.70.78右侧贝雷内贝雷片51.365.60.78外贝雷片48.157.70.83工况35-5左侧贝雷内贝雷片-107.0-122.00.88外贝雷片-81.5-101.30.80右侧贝雷内贝雷片-98.6-122.00.81外贝雷片-94.2-101.30.936-6左侧贝雷内贝雷片-50.9-55.10.92外贝雷片-37.2-44.80.83右侧贝雷内贝雷片-40.0-55.10.73外贝雷片-39.3-44.80.88表9-2 各工况下测试截面实测应力与理论应力对比表 工况测试截面测点位置实测平均应力e(MPa)理论平均应力s(MPa)校验系数e/s工况11-1左侧贝雷内贝雷片-81.8-94.40.87外贝雷片-79.0-88.50.89右侧贝雷内贝雷片-76.4-94.40.81外贝雷片-74.9-88.50.852-2左侧贝雷内贝雷片60.883.10.73外贝雷片60.175.80.79右侧贝雷内贝雷片75.483.10.91外贝雷片62.075.80.82工况2(3)-(3)左侧贝雷内贝雷片-58.8-70.20.84外贝雷片-50.6-65.90.77右侧贝雷内贝雷片-65.2-70.20.93外贝雷片-51.3-65.90.78(4)-(4)左侧贝雷内贝雷片47.865.60.73外贝雷片45.257.70.78右侧贝雷内贝雷片56.065.60.85外贝雷片47.557.70.82表中测点位置中的名词解释见下图所示(左、由桥梁小桩号至大桩号的方向定义)：图9-1 贝雷位置定义图分析表9-1表9-2数据可知：该钢便桥左、右幅各控制截面在试验荷载作用下各应力实测值均小于理论计算值，其应力校验系数均小于1.0，构件强度均满足设计要求，结构处于安全状态；9.2 挠度荷载工况作用下相应截面的实测挠度与理论值的比较表见表9-3和9-4，表中数据正号表示向下，负号表示向上。分析表9-3和9-4数据可知：南门桥左、右幅各测试控制截面在试验荷载作用下挠度实测值均小于理论计算值，其挠度校验系数均小于1.0，表明其刚度满足设计要求；相对残余挠度不大于20%，说明桥梁基本处于弹性工作状态。表9-3 左幅各全级荷载工况下各测试截面实测挠度、残余挠度及与理论值的比较工况测点位置试验总挠度St(mm)试验弹性挠度Se(mm)试验残余挠度Sp(mm)理论计算挠度Ss(mm)相对残余挠度Sp/St校验系数Se/Ss工况1第四跨跨中221842119.0%0.86工况