紫缘立交桥(左幅)荷载试验方案-修改.doc

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除湖南省常德市紫缘路北延工程 紫缘路北延立交桥（左幅）桥梁荷载试验检测方案 注意事项1 报告无本中心“技术专用章”或“单位公章”和“计量认证章”无效；2复制报告未重新加盖本中心“技术专用章”或“单位公章”无效；3报告无编号、无审核人、无批准人签章无效；4报告涂改无效；5对检验报告若有异议，应于收到报告之日起十五日内向本中心提出复检，逾期不予受理；6由委托单位送检或指定试验对象的，仅对来样或试验对象负责。通讯地址： 邮政编码： 投诉电话： 电子邮箱：湖南省常德市紫缘路北延工程紫缘北延立交桥（左幅）桥梁荷载试验检测方案项 目 负 责 人： 项目技术负责人： 检 测 人 员： 方案 编 写： 方案 审 核： 方案 批 准： 检 测 单 位： 资质证书等级： 公路工程桥梁隧道工程专项资质证书编号： 发 证 单 位： 目 录1 概况12 静载试验目的13 静载试验依据及参考资料24 质量保证25 静载试验内容36 试验结果分析与评价136 荷载试验测试的安全保障167 静载试验的配合工作16精品文档湖南省常德市紫缘路北延工程紫缘北延立交桥（左幅）桥梁荷载试验检测方案1 概况紫缘路北延立交桥为湖南省常德市紫缘路北延工程上的一座连续钢箱梁桥，东侧与老泉水桥相接，西接紫缘路，起点桩号为K0+239.85，由左、右两幅组成，每幅共分为5联。左幅桥跨径布置为：225m（第1联）+21.5m+21.5m+20m（第2联）+225m（第3联）+225m（第4联）+225m+22m（第5联），桥长为289.00m；右幅桥跨径布置为：321m（第1联）+225m（第2联）+225m（第3联）+225m（第4联）+325m（第5联），桥长为289.65m。左幅桥桥宽17m，横断面组成为：1.5m（人行道及栏杆）+4.0m（非机动车道）+33.5m（机动车道）+0.5m（安全距离）+0.5m（栏杆）；右幅桥桥宽15m，横断面组成为：0.5m（栏杆）+0.5m（路缘带）+23.5m（机动车道）+3.75m（机非混行道）+0.5m（路缘带）+0.5m（安全距离）+2.25m（人行道+栏杆）。左、右幅桥箱梁宽分别为17.0m和15m，钢箱梁均采用单箱四室结构形式，箱室宽分别为3.0m和2.5m，采用Q345c钢材。主梁截面中心处梁高1.5m，悬臂长2.5m，箱梁顶板、底板及腹板的钢板厚16mm。顶板加劲肋采用8mm厚U肋，间距60cm；底板加劲肋采用T肋，间距40cm。箱梁每隔2m3m设置一道横隔板，横隔板厚20mm。每幅桥横向设置双排墩，左、右幅桥墩中心间距分别为7.0m和6.0m，桥墩台基础分别采用直径为2.0m和1.5m的钻孔灌注桩。桥面铺装：35mm沥青玛蹄脂碎石（SMA-13）+35mm浇筑式沥青混凝土（GA10）。荷载等级：城市-A级，人群3.5kN/m2。结构设计安全等级为一级。采用型号为GPZ（KZ）的抗震支座；桥台及分联处分别设8cm伸缩缝，型号为HZF80型。受常德市金禹水利投资有限公司的委托，长沙理工大公路工程试验检测中心对该桥进行桥梁动静载试验。根据工程要求，本次对左幅桥进行动静载试验。2 荷载试验目的桥梁结构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，本次荷载试验的主要目的：（1）通过现场加载试验以及对试验观测数据和试验现象的综合分析，检验本桥设计与施工质量，确定桥梁的可靠性，为交竣工验收、质量评定提供技术依据；（2）判断桥跨结构在试验荷载作用下的实际受力状态，评价结构在设计使用荷载下的力学特性和工作性能；（3）通过现场试验，积累资料，为今后同类桥梁设计、施工提供经验；（4）通过动载试验测定桥梁结构的振动特性，评估实际结构在设计荷载作用下的动力性能；（5）为桥梁的使用、维修和管理提供依据。3 荷载试验依据及参考资料桥梁荷载试验主要依据现行国家技术标准、部颁标准及相关技术规范、规程进行，具体包括：（1）中华人民共和国行业标准公路桥梁承载能力检测评定规程（JTG/T J21-2011）；（2）中华人民共和国行业推荐性标准公路桥梁技术状况评定标准（JTG/T H21-2011）；（3）中华人民共和国行业标准公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）；（4）中华人民共和国行业标准城市桥梁设计规范（CJJ 11-2011）；（5）中华人民共和国行业标准公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）；（6）中华人民共和国行业标准公路工程质量检验评定标准（土建工程）（JTG F80/1-2004）；（7）中华人民共和国行业标准城市桥梁工程施工与质量验收规范（CJJ 2-2008）；（8）大跨径混凝土桥梁的试验方法（“铁组”YC4-4/1978科研专题）；（9）交公路发201065号公路工程竣（交）工验收办法实施细则；（10）中华人民共和国行业标准公路桥涵养护规范（JTG H11-2004）；（11）中华人民共和国行业标准公路桥涵施工技术规范（JTG F50-2011）；（12）中华人民共和国行业标准公路桥涵地基与基础设计规范（JTG D63-2007）；（13）中华人民共和国交通部部标准公路桥涵钢结构及木结构设计规范（JTJ 025-86）；（14）中华人民共和国国家标准钢结构设计规范（GB 50017-2003）；（15）有关设计图纸、设计变更文件和相关的施工、监理资料。4 质量保证为了确保荷载试验达到既定的目的，满足成桥质量评价依据的需要，将采取以下措施保证试验圆满成功：（1）在满足荷载试验要求的前提下，一定要保证大桥结构的安全。因此，荷载试验的效率系数不宜过大，同时注意钢箱梁局部受力情况，避免局部荷载集中，引起钢结构应力过大而开裂。对试验数据进行必要的实时处理分析，及时判断结构在各级荷载下的反映是否正常，防止结构出现非正常的受力损伤或局部损坏，影响桥梁的承载能力和今后的正常使用；（2）前期理论分析做到准确、细致，尽量反映大桥目前的实际受力和变形。（3）对位移和应变的测试仪器，在测试前进行严格标定。测试数据主要由系统自动采集，确保数据采集的快速和准确，记录清楚、真实。试验准备期间，对相应的测试系统精心调试，确保设备正常工作，及时准确地采集数据；现场采集数据时，注意测试数据的变化，及时与理论值比较，判断数据是否正常，现场找出测试数据误差原因。切实履行记录和检查制度，发现疑点或异常的数据及时检查，保证测试数据的准确可靠。（4）桥梁的受力和变形与结构温度场的变化关系很大，因此，对于荷载试验时的天气变化将足够重视，尽量避免在剧烈变温时段内进行试验，测量结构温度场的变化并进行必要的温度修正。（5）认真按ISO9001标准推行技术和质量管理。认真执行国家颁发的技术标准、规范、规程和有关规定。根据工程特点和现场施工条件，合理地安排施工工序，安排人力资源，保证质量和进度。5 静载试验内容5.1 桥梁外观检查外观检查采用向有关部门（业主、监理处、施工方）调查、现场检查相结合的方式进行。荷载试验前，对桥梁各测试截面处的上部结构、下部结构、桥面及附属设施、伸缩缝、支座等进行现场外观检查，以查明各部位的实际技术状况，特别是对荷载试验结果有直接影响的问题，如上下部结构物的裂缝、缺陷、损坏和钢筋锈蚀状况等，并在试验过程中随时注意观察其变化，检查支座有无偏位、破损情况；在加载试验过程中和试验结束后，也要对受加载影响较大的部位进行详细的检查。5.2 静力荷载试验5.2.1 静力荷载试验项目为检测桥梁工程质量的可靠性和安全性，为竣工验收提供科学依据，左幅桥拟选取第1联和第3联进行静载试验，拟定以下静载试验项目：（1）工况一：左幅第1联第2跨（1#墩2#墩之间）的最大正弯矩，横桥向对称布载，控制截面见图1（a）的4-4截面；（2）工况二：左幅第1联第2跨（1#墩2#墩之间）的最大正弯矩，横桥向偏心布载，控制截面见图1（a）的4-4截面；（3）工况三：左幅第1联第1跨（0#台1#墩之间）的最大正弯矩，横桥向对称布载，控制截面见图1（a）的2-2截面；（4）工况四：左幅距1#墩1m处的最大负弯矩，横桥向对称布载，控制截面见图1（a）的6-6截面；（5）工况五：左幅1#墩的最大竖向反力，横桥向对称布载，控制截面见图1（a）的3-3截面；（6）工况六：左幅第3联第2跨（6#墩7#墩之间）的最大正弯矩，横桥向对称布载，控制截面见图1（b）的10-10截面；（7）工况七：左幅第3联第2跨（6#墩7#墩之间）的最大正弯矩，横桥向偏心布载，控制截面见图1（b）的10-10截面；（8）工况八：左幅第3联第1跨（5#墩6#墩之间）的最大正弯矩，横桥向对称布载，控制截面见图1（b）的8-8截面；（9）工况九：左幅距6#墩1m处的最大负弯矩，横桥向对称布载，控制截面见图1（b）的12-12截面；（10）工况十：左幅6#墩的最大竖向反力，横桥向对称布载，控制截面见图1（b）的9-9截面。（a）第1联测试断面示意图（b）第3联测试断面示意图图1 左幅桥测试断面示意图（单位：m）在每一工况中，要注意钢箱梁裂缝开展情况。5.2.2 静载试验荷载效率桥梁静力荷载试验主要是通过测量桥梁结构在静力试验荷载作用下的变形与内力，确定桥梁结构的实际工作状态与设计期望值是否相符。它是检验桥梁结构实际性能，如结构的强度、刚度等最直接有效的办法。根据设计荷载标准，在所测试截面的内力影响线上，按最不利位置，根据实际加载的参数进行布载，计算出控制截面在试验荷载作用下的最大内力值，它与按设计规范要求布置荷载作用下的控制截面的理论内力值的比值即是静载试验荷载效率。桥梁的静力试验按荷载效率来确定试验的最大荷载，静力荷载效率的计算公式为： （1）式中：试验荷载作用下检测部位变形或内力的计算值；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。在已有的技术资料的基础上，本次试验用大型桥梁商用软件对桥梁进行了理论计算分析。实际荷载试验时，试验效率系数控制在0.951.05之间，符合公路桥梁承载能力检测评定规程（JTG/T J21-2011）的要求。5.2.3 静载试验加载根据静载试验荷载效率及钢箱梁控制断面的设计弯矩值，再考虑加载车辆的来源以及试验时加载车辆容易调头等因素，本次试验中对每辆车进行配重、过磅、编号，使加载车轴重达到了试验要求，并在试验过程中没有发生明显的变化。见表1。试验各工况下所需加载车辆的数量，将根据设计标准活载产生的某工况下的最不利效应值按照荷载效率系数换算得到。经计算分析，各最不利工况的试验荷载效率见表2。表1 试验车辆轴距及轴重L1 L2 序号车牌号轴重（kN）轴距（m）轮距（m）总重前轴后 轴L1L2前轮后轮18-370.070.0300.041.41.81.8表2 静载试验加载工况与荷载效率系数表序号工况号加载车情况试验荷载效应值设计荷载计算值效率系数（%）1工况一8台4825.64 kNm7848.74 kNm99.72工况二8台4825.64 kNm7848.74 kNm99.73工况三8台4825.64 kNm7848.74 kNm99.74工况四8台-4803.07 kNm-4893.41 kNm98.25工况五8台2844.79 kN2880.32 kN98.86工况六8台4825.64 kNm7848.74 kNm99.77工况七8台4825.64 kNm7848.74 kNm99.78工况八8台4825.64 kNm7848.74 kNm99.79工况九8台-4803.07 kNm-4893.41 kNm98.210工况十8台2844.79 kN2880.32 kN98.85.2.4 加载及卸载程序（1）预载。正式加载前，用2辆加载车在被测试桥跨上来回反复通行两次，对桥跨进行预压，消除非弹性变形。预压后，非工作人员退场，待一切工作安排就绪，进行第一次空载读数。（2）加、卸载。为了获取结构试验荷载与变位的相关曲线以及防止结构意外损伤，对控制截面试验荷载分成4级加载和2次卸载。在每一加载试验工况中，加载方式为单次逐级递加到最大荷载，然后2次卸到零荷载，并随时观测每级荷载下各控制参数的变化，但在数据采集中，只记录了第2、4级加载及第2次卸载的数据。在进行最后一级荷载加载前，对结构的实测值（应变和变形）与理论计算值进行了比较。每次加载和卸载的持续时间取决于结构变位达到稳定标准时所需的时间。5.2.5 测试方法和测点布置1挠度截面选择及测点布置左幅桥第1联选取如图1（a）所示的1-15-5截面作为挠度的测试截面。采用百分表（编号：2003009）在钢箱梁底对测试截面的挠度进行观测。2-2、4-4截面各布置4个挠度测点，挠度测点编号分别为14，1-1、3-3、5-5截面各布置1个挠度测点，挠度测点编号为2；左幅桥第3联选取如图1（b）所示的7-711-11截面作为挠度的测试截面。采用百分表（编号：2003009）在钢箱梁底对测试截面的挠度进行观测。8-8、10-10截面各布置4个挠度测点，挠度测点编号分别为14，7-7、9-9、11-11截面各布置1个挠度测点，挠度测点编号为2。挠度测点布置见图2。图2 挠度测点布置图2应变截面选择及测点布置左幅桥第1联选取如图1（a）所示的2-2、4-4、6-6截面作为应变的测试截面。粘贴外贴式电阻式应变片，采用静态数据采集系统TDS-303（编号：2001026）对每个测点的应变进行测试。4-4截面布置8个应变测点，应变测点编号分别为18，2-2、6-6截面各布置4个应变测点，应变测点编号分别为58；左幅桥第3联选取如图1（b）所示的8-8、10-10、12-12截面作为应变的测试截面。粘贴外贴式电阻式应变片，采用静态数据采集系统TDS-303（编号：2001026）对每个测点的应变进行测试。10-10截面布置8个应变测点，应变测点编号分别为18，8-8、12-12截面各布置4个应变测点，应变测点编号分别为58。应变测点布置见图3。图3 应变测点布置图（单位：m）3墩台沉降测试据现场情况，左幅桥第1联、3联分别选取如图1所示的1#墩、3#墩的内侧墩柱进行墩台沉降测试。在1#墩、3#墩的内侧墩柱横向分别布置墩台沉降测点1，采用百分表（编号：2003009）进行测量，测点布置见图4。图4 墩台沉降测点布置图（单位：m）5.2.6 静力荷载试验工况（1）工况一：左幅第1联第2跨（1#墩2#墩之间）的最大正弯矩，横桥向对称布载经过计算，静载试验需用8辆加载试验车。车辆荷载的分级见表3，平面布置见图5。表3 工况一荷载分级表加载卸载第1级第2级第3级第4级第1级第2级1、4号车2、3号车5、8号车6、7号车58号车14号车图5 工况一试验荷载立面布置图（单位：m）（2）工况二：左幅第1联第2跨（1#墩2#墩之间）的最大正弯矩，横桥向偏心布载经过计算，静载试验需用8辆加载试验车。车辆荷载的分级见表4，平面布置见图6。表4 工况二荷载分级表加载卸载第1级第2级第3级第4级第1级第2级1、4号车2、3号车5、8号车6、7号车58号车14号车图6 工况二试验荷载立面布置图（单位：m）（3）工况三：左幅第1联第1跨（0#台1#墩之间）的最大正弯矩，横桥向对称布载经过计算，静载试验需用8辆加载试验车。车辆荷载的分级见表5，平面布置见图7。表5 工况三荷载分级表加载卸载第1级第2级第3级第4级第1级第2级1、4号车2、3号车5、8号车6、7号车58号车14号车图7 工况三试验荷载立面布置图（单位：m）（4）工况四：左幅第1联距1#墩1m处的最大负弯矩，横桥向对称布载经过计算，静载试验需用8辆加载试验车。车辆荷载的分级见表6，平面布置见图8。表6 工况四荷载分级表加载卸载第1级第2级第3级第4级第1级第2级1、4号车2、3号车5、8号车6、7号车58号车14号车图8 工况四试验荷载立面布置图（单位：m）（5）工况五：左幅1#墩的最大竖向反力，横桥向对称布载经过计算，静载试验需用8辆加载试验车。车辆荷载的分级见表7，平面布置见图9。表7 工况五荷载分级表加载卸载第1级第2级第3级第4级第1级第2级13号车46号车7号车8号车78号车16号车图9 工况五试验荷载立面布置图（单位：m）（6）工况六：左幅第3联第2跨（6#墩7#墩之间）的最大正弯矩，横桥向对称布载表8 工况六荷载分级表加载卸载第1级第2级第3级第4级第1级第2级1、4号车2、3号车5、8号车6、7号车58号车14号车图10 工况六试验荷载立面布置图（单位：m）经过计算，静载试验需用8辆加载试验车。车辆荷载的分级见表8，平面布置见图10。（7）工况七：左幅第3联第2跨（6#墩7#墩之间）的最大正弯矩，横桥向偏心布载经过计算，静载试验需用8辆加载试验车。车辆荷载的分级见表9，平面布置见图11。表9 工况七荷载分级表加载卸载第1级第2级第3级第4级第1级第2级1、4号车2、3号车5、8号车6、7号车58号车14号车图11 工况七试验荷载立面布置图（单位：m）（8）工况八：左幅第3联第1跨（5#墩6#墩之间）的最大正弯矩，横桥向对称布载经过计算，静载试验需用8辆加载试验车。车辆荷载的分级见表10，平面布置见图12。图12 工况八试验荷载立面布置图（单位：m）表10 工况八荷载分级表加载卸载第1级第2级第3级第4级第1级第2级1、4号车2、3号车5、8号车6、7号车58号车14号车（9）工况九：左幅第3联距6#墩1m处的最大负弯矩，横桥向对称布载经过计算，静载试验需用8辆加载试验车。车辆荷载的分级见表11，平面布置见图13。表11 工况九荷载分级表加载卸载第1级第2级第3级第4级第1级第2级13号车46号车7号车8号车78号车16号车图13 工况九试验荷载立面布置图（单位：m）（10）工况十：左幅6#墩的最大竖向反力，横桥向对称布载经过计算，静载试验需用8辆加载试验车。车辆荷载的分级见表12，平面布置见图14。图14 工况十试验荷载立面布置图（单位：m）表12 工况十荷载分级表加载卸载第1级第2级第3级第4级第1级第2级1、4号车2、3号车5、8号车6、7号车58号车14号车5.3 动力荷载试验桥梁结构的动力荷载试验主要考察桥梁结构的自振特性和车辆动力荷载与桥梁结构的联合振动特性。桥梁结构在移动荷载作用下的动力反应不仅反映桥梁与车辆本身的动力特性，也与桥面的平整度、行车速度有关，因此，其测试结果是判断桥梁结构承载特性和运营状况的重要指标。用汽车无障碍行驶以及刹车行驶，获得主桥结构在动荷载作用下的强迫振动的响应（如振幅、动应力、冲击系数等），从而判断桥梁结构在动力荷载下受冲击和振动影响程度，并间接反应桥梁的整体工作性能。动载荷载试验项目：通过无障碍行驶试验和刹车试验，测量桥梁结构在车辆荷载下的强迫振动特性，如冲击系数等。跑车和刹车试验所用车辆选用其中一台加载车。试验截面选择如图1（a）所示的左幅第1联的4-4截面或如图1（b）所示的左幅第3联的8-8截面，试验项目如下：（1）跑车试验：用加载车的1号车，分别以10km/h、20km/h、30km/h、40km/h和50km/h的速度在该桥行车道上行驶。（2）刹车试验：用加载车的1号车，以10km/h、20km/h的速度在该桥行车道上行至测试跨4-4截面或8-8截面时急刹车。6 试验结果分析与评价试验完成以后，长沙理工大公路工程试验检测中心将严格按照科学、真实、公正的原则对试验结果进行分析，按照相关规范、规程以及检测的目的要求，对检测的桥梁做出科学的判断与评价、建议，并严格按照有关要求出具试验报告。6.1 静载试验资料整理6.1.1 试验资料的修正(1) 测值修正根据各类仪表的标定进行测试数据的修正，如电测仪表的率定系数、灵敏系数、电阻应变观测的导线电阻的影响等等。当这类因素对测值的影响小于1时可不修正。(2) 温度影响修正由于温度对测试的影响较复杂，通常采用缩短加载时间，选择温度稳定性较好的时间进行加载试验办法，尽量减小温度对测试精度的影响。需要时，可采用综合分析的方法进行温度影响修正，即利用加载试验前进行的温度稳定观测数据，建立温度变化（测点处构件表面温度或空气温度）和测点测值（应变和挠度）变化的线性关系，然后按下式进行温度修正计算： （2）式中：温度修正后的测点加载值变化； 温度修正前的测点加载值变化；相应于观测时段的温度变化（）。应力采用构件表面温度，挠度采用空气温度；空载时温度升1测点值变化量。如测值与温度关系较明显时，可采用多次观测的平均值。(3) 支点沉降影响修正当支点沉降量较大时，应对挠度值进行修正，修正量可按下式计算： （3）式中：测点的支点沉降影响修正量； 桥跨，即支点至支点的距离； 挠度测点到支点的距离； 支点沉降量； 支点沉降量。6.1.2 测点变位与应变的计算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）：式中：加载前测值； 加载稳定时测值； 卸载后稳定时测值。6.1.3 测点应力计算在单向应力状态下，测点应力可按下式进行计算： （4）式中：测点应力； 构件材料弹性模量； 测点实测应变值；6.1.4 主要测点的校验系数及相对残余变形的计算 对加载试验的主要测点（即控制测点或加载试验效率最大部位测点），可按下式计算校验系数： （5）式中：试验荷载作用下的弹性变位（或应变）值； 试验荷载作用下的理论计算变位（或应变）值。 与的比较，可用实测的横截面平均值与计算值比较，也可考虑荷载横向不均匀分布而选用实测最大值与考虑横向增大系数的计算值进行比较。 加载试验的主要测点，按下式计算相对残余变位（或应变）： （6）式中：相对残余变位（或应变），、意义同前。6.1.5 试验曲线的整理 列出各加载工况下主要测点实测变位（或应变）与相应的理论计算值的对照表，并绘制出关系曲线。 绘制各加载工况下主要控制点的变位（或应变等）与荷载的关系曲线。 绘制各加载工况下控制界面应变（或挠度）分布图：沿纵桥向挠度分布图、截面应变沿高度方向分布图等。6.1.6 裂缝发展情况 当裂缝数量较少时可根据实验前后观测情况及裂缝观测表对裂缝状况进行描述。 当裂缝发展较多时应选择结构有代表性部位描绘裂缝展开图，图上应注明各加载程序裂缝长度和宽度的发展。6.2 动载试验资料整理行车试验的动力试验效率，实测的活载动力增大系数（1+），结构自振频率，桥梁结构的阻尼比。6.3 地基与基础的评定分析（1）当试验荷载作用下墩台沉降，水平位移及倾角较小，符合上部结构检算要求，卸载后变位基本回复时，认为地基与基础在检算荷载作用下能正常工作。（2）当试验荷载作用下墩台沉降，水平位移、倾角较大或不稳定，卸载后变位不能恢复时，应进一步对地基、基础进行探查、检算，必要时对地基基础进行加固处理。7 荷载试验测试的安全保障由各工况影响线正确计算出加载车辆数和加载位置，使各工况既满足加载效率要求，又确保结构安全。对特殊部位进行详细计算以避免给结构带来不利影响。试验前后加载车辆进出场，以及试验期间加卸载时，在非试验区段，严格注意车辆荷载不要超载。在试验区时，车辆按指挥人员行驶、就位、停放。7.2 试验车辆调配根据试验工况，制定详细的全程车辆行驶线路，并派专人负责指挥交通，确保车辆进桥、出桥安全。所有车辆驾驶人员将严格按照试验操作规程及安全生产条例作业。7.3 试验人员