田辛庄互通式立交桥试验方案

田辛庄互通式立交桥荷载试验方案河北工业大学一、工程概述田辛庄互通式立交桥，属于津宁高速公路一期工程，位于天津市。测试桥跨为404040M的连续小箱梁桥。桥梁设计荷载等级为公路。桥面宽度为1956M，该桥主跨跨中横断面如图1所示，单位M。956065图1主跨跨中横断面图主梁采用C50混凝土，其弹性模量E345GPA。预应力钢筋选用高强度低松弛钢绞线，其标准强度为1860MPA，弹性模量EY195105MPA。二、试验目的为研究田辛庄互通式立交桥在汽车荷载作用下的实际工作状态（包括正常使用极限状态及承载能力极限状态下的应力和变形），并对结构的可靠性做出科学的评价，现根据连续梁桥的受力特点和工作特性，对该桥分别进行静载试验和动载试验，为竣工验收提供技术支撑。三、试验依据1中华人民共和国行业标准，城市桥梁设计荷载标准（CJJ7798）,1988年，北京。2中华人民共和国行业标准，公路工程技术规范（JTGB012003）。3中华人民共和国交通部标准，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（D622004）。4交通部公路科学研究所等，大跨径混凝土桥梁的试验方法。5天津市市政工程设计研究院，津宁高速公路一期工程施工图，200903。四、试验内容结合田辛庄互通式立交桥的实际情况，确定本次试验测试内容如下1不同工况下，箱梁控制截面的最大应变（应力）及沿梁高的变化情况；2不同工况下，箱梁控制截面的挠度及挠度变化曲线；3不同工况下，箱梁控制截面挠度横向分布；4不同工况下，箱梁控制截面的裂缝开展情况；5桥梁在动荷载作用下的动力性能分析；五、试验用仪器与设备本次检测桥梁挠度和水平位移的仪器为激光测距仪、百分表；测量拱桥各个控制截面的应变的仪器有DH3819静态应变测试系统、IBM便携式电脑用于接收并存储DH3819静态应变测试系统所得的数据。用于桥梁动载性能测试的仪器是DH5938数据采集系统和用于相应动测参数与振动曲线采集的IBM便携式电脑。进行裂缝观测的仪器有放大镜、读数显微镜。应变传感器50个（含备用），激光测距仪10个，百分表15个；照像机1部。六、具体试验方案1静载试验1公路级标准荷载及试验加载车辆的确定根据规范，车道荷载的均布荷载标准值QK105KN/M，所加集中荷载P为280KN。根据相应的测试项目及计算分析结果确定需要35T载重加载车6辆。车辆荷载纵向布置如图2所示。14MT7TT图235T车辆纵向排列2试验工况静载试验共有4个工况，分别为工况主桥边跨跨中正弯矩控制截面对称加载。目的是为了使该截面承受最大正弯矩，最终施加5辆车，试验荷载的加载过程如图3图6所示，单位M。试验荷载分2级加载，2级卸载。加载过程中密切注意各控制点的应变、位移和裂缝开展情况，如遇异常情况应立即终止加载。图3工况0147单位T185图4工况1174851单位T图5工况2图6工况4工况该测试联的中跨跨中正弯矩控制截面对称加载。目的是为了使该截面承受最大正弯矩，最终施加5辆车，试验荷载的加载过程如图7图10所示，单位M。试验荷载分2级加载，2级卸载。加载过程中密切注意各控制点的应变、位移和裂缝开展情况，如遇异常情况应立即终止加载。图7工况0147单位T59图8工况1单位T495714图9工况2图10工况4工况主梁中跨左支点处负弯矩控制截面加载，加载目的是为了使该截面承受最大负弯矩，最终施加6辆车，试验荷载的加载过程布置如图11图14所示。车辆荷载分3级加载，2次卸载。加载过程中密切注意各控制点的应变、位移和裂缝开展情况，如遇异常情况立即终止加载。图11工况02323147714单位T图12工况2147714单位T2323图13工况3图14工况5工况该测试联的中跨正弯矩控制截面偏心加载。加载目的是为了使该截面承受最不利偏心荷载以检验结构的空间受力性能，最终施加2辆车，加载布置如图15。分一次性加载和一次性卸载，加载过程中密切注意各控制点的应变、位移和裂缝开展情况，如遇异常情况应立即终止加载。1717单位T4图15工况的加载图示3测点布置控制截面挠度、应变测点布置分别见图16和图17所示（单位M）。百分表2020图16控制截面挠度测点布置应变片1956065图17弯矩控制截面的应变测点布置4静载试验效率系数表1静载试验荷载效率系数项目边跨跨中正弯矩控制截面最大正弯矩（KNM）中跨跨中弯矩控制截面最大正弯矩（KNM）负弯矩控制截面最大负弯矩（KNM）公路级设计值1130093308720试验值1140093207450效率系数1009099908542动载试验1动载试验的意义桥梁结构的自振特性是指桥梁结构各阶振动的频率、振型及阻尼比。进行力学分析时可以当作弹性连续结构的桥梁，理论上可以有无穷多阶振型，但是有实际意义的只是若干阶振动。自振特性是结构本身特性的一种反映，它取决于结构本身的材料特性及结构的刚度、质量以及它们的分布。当这些影响结构自振特性的因素发生变化时，结构的自振特性也会随之发生变化。在进行结构分析和工程设计时经常遇到的问题是根据结构的尺寸以及各部分的刚度、质量来分析结构的自振特性，因为这是对结构进行动力分析的前提。在进行振动分析研究时，结构的振动频率和振型可以用计算的方法求得，但是计算时所用的简化图式有时不能精确反映实际结构的特性，而要求用测试的方法来获得结构的自振特性。桥梁结构的动力荷载试验是研究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。这些测试结果数据是判断桥梁结构运营状况和承载特性的重要指标。桥跨结构某振型的振动周期（或频率）与结构的刚度有着确定关系。桥梁结构动力反应的试验测定，主要是测定结构在动力荷载作用下的反应，即结构在动荷载作用下的强迫振动的特性，试验时一般利用汽车以不同的速度通过桥跨而引起的振动来测定桥梁的自振特性。2测试方法将DH105型加速度传感器布置于中跨跨中位置如图18，竖桥向布置，记录桥梁在动力荷载作用下的时程信号。DH105加速度传感器图18DH105型加速度传感器布置图3试验内容跑车和跳车测试该桥的自振频率。七、测试前的准备工作1测设现场的准备1根据现场地形由测试人员和现场工作人员共同选好测试跨。测试联选择两跨，但必须是一个边孔，一个中跨，一联的左、右端不限。2在挠度测点下搭设人行脚手架（即边孔跨中截面，中孔跨中截面和边孔的左、右支点截面）脚手架为测试人员工作和读数使用要求稳妥牢固。脚手架顶面距梁底为16米。长度除跨中截面脚手架应探出两侧边梁以外各一米，其余脚手架长度在测点范围内即可。3搭设测设仪挠度支架，在每一挠度测点下设仪器支架一个其支架顶面距梁底30厘米。仪器支架可用圆管或角钢焊成三角架底部埋入土中至少50厘米，支架必须坚固可靠在轻度碰撞和风力作用下不能晃动。仪器支架和脚手架必须分开互不影响，但又不能距离太远，以能够肉眼观测读数显微镜为准。如果有升降车，可以避免搭设大量脚手架。更方便测试工作。4准备12个高凳（梯子），以观测裂缝，高凳高度以支开高凳后顶面距梁翼缘12米为准。5为了防止温度和风对测试精度的影响和夜间值班保证仪器和接线不受损伤。桥下设2米4米的帆布工作棚，在工作棚内设办公桌两张和若干工作凳。2测试准备工作1仪器的准备、检查与调试，保