浅谈人行天桥荷载试验检测

浅谈人行天桥荷载试验与测试一、桥梁检查和检查的重要性桥梁竣工验收必须通过验收荷载试验，其目的有三个：1、通过载荷试验，验证现有结构的承载能力是否达到了设计载荷保证。2、基于静载试验观测，了解结构的实际应力状态和工作性能，为桥梁运营养护提供科学依据。3、比较、分析试验数据后，积累了相同内部桥梁设计、施工的可靠数据。二、桥梁荷载试验和测试方案1、根据桥梁竣工图、测量桥梁竣工资料，同时根据竣工图文件建立桥梁荷载试验计算模型，确定荷载试验检查部分，计算理论值。2、根据桥梁等级、设计标准，制定车辆布局的荷载试验工作计划。3、进行负荷试验，根据工作计划进行现场试验，收集主要试验结果。4、比较、分析实验结果和理论计算结果，最终得到桥梁评价报告。三、以城市人行天桥的荷载试验为例进行探讨(a)，概述位于一个地区一、二附近的这座步行桥，主要连接一个地区一、二斤和一所小学周围人群的“h”型结构桥，高架桥大梁的总长度为49.7米。甲板横向全宽4.2米，净宽4.0米；阶梯总宽度2.7米，净宽度2.5米；桥下的净高度大于5米。设定桥上桥面纵断面坡度最大为1%，双向断面为1.0%。桥梁设计载荷为：群组：4.5 kn/。高架桥主梁，梯梁是由钢焊接组成的钢结构。顶部结构为等截面钢箱梁，梁高度为0.9米，箱梁顶部宽度为4.2米，底部宽度为1.8米。梯子梁高0.3米，宽0.8米。高架桥箱梁顶板、底板、腹板和墩顶加密隔膜，其余部分采用Q345qc钢。钢梯和平台的顶部和腹板使用Q345qc钢。这座高架桥的主教结构是花瓶钢筋混凝土桥墩，顶部宽度为1.8米根宽1米，厚度0.8米，桩基直径1.2米。短道结构为矩形桥墩，尺寸0.60.6米，桩基直径1.0米。1.1技术标准净宽度：桥面宽度：4.2米梯级总宽度：2.7米桥下的净高度：8805米。设计载荷：群组：4.5KN/。横截面放置：主梁：0.1m(护栏)4.0m(人行道)0.1m(护栏)=4.2m台阶：0.1m(栏杆)2.5m(人行道)0.1m(栏杆)=2.7m结构安全等级：次要。地面运动的最大加速度：ag=0.05g抗震加固强度：6度。结构寿命：50年。1.2设计要点：桥梁类型方案新灌的道路(鲁能1，2街区)人行桥主要是连接鲁能兴城1，2街区、天宫小学周边人群的“h”结构天桥，天桥州全长49.7米。甲板横向全宽4.2米，净宽4.0米；阶梯总宽度2.7米，净宽度2.5米。设定桥上桥面纵断面坡度最大为1%，双向断面为1.0%。1.3结构样式1.3.1上层建筑高架桥主梁，梯梁是由钢焊接组成的钢结构。顶部结构为等截面钢箱梁，梁高度为0.9米，箱梁顶部宽度为4.2米，底部宽度为1.8米。梯子梁高0.3米，宽0.8米。高架桥箱梁顶板、底板、腹板和墩顶加密隔膜，其余部分采用Q345qc钢。钢梯和平台的顶部和腹板使用Q345qc钢。1.3.2子结构主妇两种结构为花瓶钢筋混凝土桥墩，顶部宽度为1.8米根宽1米，厚度0.8米，桩基直径1.2米。短道结构为矩形桥墩，尺寸0.60.6米，桩基直径1.0米。1.4主要材料1.4.1钢材主梁，阶梯：Q345qc、Q235qc扶手：Q235B钢筋：R235和HRB335分别符合GB1499-1998和GB13013-1991标准。(b)，实验标准城市桥梁养护技术规范 (CJJ 99-2003，j 281-2003)；城市人行天桥与人行地道技术规范(cjj 69-95)；建筑结构检测技术标准(GB/t 50344-2004)；城市桥梁设计准则(cjj 11-93)；城市桥梁设计荷载标准(cjj 77-98)；市政桥梁工程质量检验评定标准(cjj 2-90)；钢结构设计规范(GB 50017-2003)；)；钢结构工程施工质量验收规范(GB 5050505-2001)；建筑变形测量规范(jgj 8-2007)；工程测量规范(GB 50026-2007)；)；建筑钢结构焊接技术规程 (JGJ 81-2002)。根据高架桥的具体结构和现状，接受中试验按照建设部规定的原则、方法、内容进行实验的同时，以桥梁设计单位提供的计算资料为基础，按照上述“方法”规定的指标评估试验结果。(c)、测试项目和观测内容要综合评价桥梁结构的整体性能，了解结构的实际工作情况，综合评价工程质量，确保桥梁运营安全，对城市新建桥梁进行水溶性荷载试验。为了根据桥梁竣工文件提供数据，首先进行计算机建模，模拟了试验荷载下桥梁各部分的应力和挠度。具体的测试包括：在试验负载下：1、箱梁25m跨最大正弯矩剖面(1#码头10m)、22m跨最大正弯矩剖面(3#码头8.8m)、2#中间桥墩支承附近负弯矩剖面的应力观测；2、箱梁25m跨最大正弯矩截面(距1#码头10米)，22m跨最大正弯矩截面(距3#码头8.8米)挠度。(d)，放置观察截面和测量点根据行人天桥的结构特点和现场具体情况，我们决定根据整体桥梁评价原则对两个跨度都进行荷载试验，对两个跨度都进行最大正弯矩截面和2#中间桥墩顶部附近等共3个试验截面作为试验控制截面，其检验结果可用于整个桥梁评价。检查内容包括钢箱梁应力(变形)、挠度观测等。具体剖面和观测如图1和表1所示。图1脚桥测试剖面图(单位：厘米)图1: K 1是25m跨度最大正弯矩截面。K2是靠近2#桥墩支撑的剖面，K3是22m跨最大正弯矩剖面。表1测试观测剖面和观测内容序号观察部位观察截面箱梁钢板的应力观察挠曲观测裂缝观测1越过中间K1尼姆尼姆尼姆2越过中间K2尼姆尼姆尼姆3杠杆K3尼姆/尼姆点放置使用钢箱梁表面应变计观测应力进行测试，如下图所示。图2钢箱梁正常力矩剖面(K1，K3)测量点布局图3钢箱梁负弯矩剖面(K2)测量点布置(e)，观察方法和工具1、挠度观测：使用精密水平观测；2、箱梁底板表面粘贴短轨距应变计的测量方法。用静态电阻应变计自动扫描观察钢板的变形，并根据箱板弹性系数将其转换为相应的应力。(a)应力测试系统YE2539静态应变计变光电影打印(b)挠曲测试系统精密水平记录图4测试系统框架图(VI)，测试荷载和荷载放置荷载试验根据设计施工图进行计算，根据桥梁的特定位置和周边条件，使用油罐荷载法进行试验荷载确定，使用设计荷载内力作为试验控制内力，确定荷载位置和重量，计算结果确定最大荷载重量81.78吨。装载位置沿1.74吨/米如下：根据“方法”，试验载荷效率必须满足0.8 应用载荷后，根据桥面宽度，单独执行3个试验控制截面(见图5)。每个工作条件分为2 3个等级，在将每个负载放置到位后进行大约5分钟的每次观测，在卸载后进行大约10分钟的剩馀观测和零，然后继续下一个工作条件。图5油罐载荷侧对称载荷示意图表2荷载工况表序号搬运任务条件125m跨最大正弯矩截面对称载荷22#桥墩支承最大负弯矩截面对称载荷322m最大正弯矩剖面中的对称负载图6 25m跨最大正弯矩剖面纵向图图7 2#码头顶部负弯矩剖面荷载纵向图图8 22m跨最大正弯矩剖面纵向图表3载荷试验相关系统计算值控制截面负载条件装载重量Kg设计弯矩KN.m测试弯矩KN.m负载效率应力计算值MPa挠曲计算值毫米K125米跨度水深58厘米435002112.22041.80.9767.932.7K322米交叉水深58厘米382801698.11641.50.9754.621.0K2整座桥都满了81780-2515.6-2431.70.97上演25.5/下限-80.8附注：表格中的资料是由结构计算的(7)，静态负载测试7.1测试的内容(1)箱梁25m跨最大正弯矩截面(1#码头10m处)、22m跨最大正弯矩截面(3#码头8.8m处)、2#中间桥墩支承负弯矩截面(2#码头0.5m处)的应力观测；(2)箱梁25m跨最大正弯矩截面(1#码头10m)，22m跨最大正弯矩截面(3#码头8.8m)的挠度值。7.2放置观测截面和测量点根据某地区一、二号街人行桥的结构特点和现场情况对全桥的评价原则，两桥之间都决定进行荷载试验，选择两桥之间最大正常弯矩截面及2#中桥墩顶部附近等共3个试验截面作为试验控制截面，其检测结果可用于评价全桥。检查内容主要包括钢箱梁应力(变形)和挠度观测等。有关具体的剖面和观察，请参见图7.2-1至图7.2-3和表7.3。图7.2-1脚桥测试剖面图(单位：厘米)对于图7.2-1:K1是25m跨最大正弯曲截面，K2是靠近2#桥墩支撑的截面，K3是22m跨最大正弯曲截面。点放置通过在钢箱梁表面粘贴应变计观测应力进行测试，如下图所示。图7.2-2钢箱梁正力矩剖面(K1，K3)测量点布局图7.2-3钢箱梁负弯矩剖面(K2)测量点布置7.3观测内容表7.3观测项目和内容表编号观测项目具体观察内容1箱梁应力试验载荷下箱梁最大正弯矩截面(K1，K3)的应力观测，2#码头顶负弯矩截面(K2)的应力观测2箱梁的挠度试验载荷下箱梁最大正弯矩截面(K1，K3)的挠度观测7.4观测方法和工具(1)挠度观测：用精密水准测量进行观测；(2)箱梁应力观察：采用在箱梁底板表面粘贴短轨距应变计的方法进行测量。用静态电阻应变计自动扫描观察钢板的变形，并根据箱板的弹性系数将其转换为相应的应力。7.5使用的观测系统静态应变计变光电影打印输出(1)应力测试系统：精密水平银脑杜伊记录(2)挠度测试系统：图7.5测试系统方块图7.6试验载荷和载荷布置荷载试验采用连续荷载计算设计荷载计算内力作为试验内力控制值，根据该桥的特定位置和周围情况，试验荷载确定槽荷载方法，槽荷载宽度3m，根据各测量剖面内力等效原理，共84吨，各试验控制剖面荷载效率0.97，满足试验方法的基本荷载试验要求，试验结果可用于桥梁荷载能力评估。应用载荷时，三个控制截面分别为25米交叉最大正弯矩截面载荷，载荷位置内位置后约5分钟的每次观测，完整桥满载条件，完整载荷后25米交叉卸载后约10分钟的22米交叉满载条件测试数据观察后整个桥卸载，约10分钟后的剩余观测。图7.6-1油罐载荷侧对称载荷示意图表7.6-1静载试验载荷条件序号控制截面工作条件的等级载波位置映射125m最大正弯矩切割政载级别125米交叉水深29厘米225m最大正弯矩切割政载级别225米跨度水深58厘米3切割22m跨距最大正弯矩政载第3级25m满载22m跨水深29厘米42#码头顶部剖面政载第4级25米/22米交叉水深58厘米5切割22m跨距最大正弯矩政载第5级25米越库，22米越库深度58厘米表7.6-2载荷试验相关计算值控制截面负载条件装载重量Kg设计弯矩KN.m测试弯矩KN.m负载效率应力计算值MPa挠曲计算值毫米K125米跨度水深58厘米435002112.22041.80.9767.932.7K322米交叉水深58厘米382801698.11641.50.9754.621.0K2整座桥都满了81780-2515.6-2431.70.97上演25.5/下限-80.8注意事项：表格中的设计弯矩值和挠曲计算值是根据计算确定的，板应力是根据剖面性质计算的。在表中，应力符号“”表示拉伸，-表示压缩，钢板的弹性接触值为2.06105MPa。图7.6-2 25m在最大正弯矩剖面中加载横向图(单位：厘米)图7.6-3靠近2#桥墩顶部的负弯矩截面载荷纵向图(单位：厘米)图7.6-4 22m在最大正弯矩剖面中加载横向图(单位：厘米)7.7测试结果和分析各级试验载荷下中跨控制剖面箱梁底板的应力观测列在表7.7.1-1 表7.7.1-3中，挠度观测列在表7.7.2-1 表7.7.2-2中。应力符号“-”表示拉伸，“-”表示压缩，偏差符号表示向下，“-”表示上方，“-”表示钢弹性模量值E=2.06xlO5MPa。表格中的应力单位为MPa，挠曲单位为mm。所有应力测量点使用半桥自补偿。7.7.1应力测试结果表7.7.1-1 25m跨钢箱梁应力观测单位：MPa测量点工作条件web-1底板-1底板-2底板-3w