桥梁静动载试验方案

1、桥梁承载能力静动载试验方案编制：_校审：批准：_ 有限公司2016年 月 日第一章工程概况.11.1 任务来源及具体任务.11.2 项目概述.11.2.1 主要技术指标. .21.3 工程质量鉴定检测依据.3第二章桥梁试验目的、内容及仪器.4 2.1 荷载试验的目的.42.2 静载荷载试验.42.3 动载荷载试验.42.4 使用仪器.5第三章静载试验实施.63.1 试验项目.63.2 测试项目及其量测方法.63.3 荷载计3.4 加载车辆.83.4.1 试验承载能力加载方案.8 3.4.2 荷载加载系数.93.5 试验加载步骤.93.6 试验加载程序.103.7 加载方式与分级加载.103.8

2、 加载位置与加载工况确定. 103.8.1车载布.113.8.2 挠度测点布置方案.123.8.3 应变测点布置方案.12第四章动载测试.154.1 动载试验概述.154.2 试验目的.154.3 测试系统.154.4 试验内容.16第五章项目组织机构、设备及人员安排 .175.1 项目组织机构.175.2 参与检测的人员情况.175.3 主要机械、仪器、及材料试验计划 .185.4 桥梁检测工作安第一章工程概况1.1 任务来源及具体任务为了加强政府对工程质量的监督控制职能和作好工程竣工质量鉴行承载能力试验检测工作。本次试验检测工作主要是桥梁的静、动荷 载试验 1.2 项目概述黎家洞桥位于桂阳

3、县 X142 线，中心桩号 K13+063,交叉角度为 75 度。桥梁采用 320m 预应力混凝土空心板， 桥梁全长 72.64m,全宽 7m 桥梁的整体布置图与横截面图分别见图1-1、图 1-2、图 1-3、图 1-4。定工作，受*委托,*检测有限公司对*进排图 1-2 桥梁横断面图图 1-3 空心板端部横截面布置图图 1-4 空心板跨中横截面布置图1.2.1 主要技术指标(1) 桥梁全长 72.64 米， 即 320m 预应力混凝土空心板(简支桥面 连续)；(2) 设计荷载：公路 H 级(3) 桥梁宽度布置为：7.0m 二净-6.0m(行车道)+2 X0.5m (防撞栏)(4) 桥梁纵、横

4、坡：纵坡 0%横坡 1.5%。1.3 工程质量鉴定检测依据本次检测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) 公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2015);(2) 公路桥梁承载能力检测评定规程(JTG/T J21-2011 );(3) 公路工程质量检验评定标准(JTG F80/1-2004 );(4) 公路桥梁荷载试验规程(JTG/T J21-01-2015 );(5) 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规(JTGD62-2004);(6) 施工设计图和其它有关技术文件。第二章桥梁试验目的、内容及仪器本次检测主要包括两方面的内容：静载试验检测和动载试验

5、检测。2.1荷载试验的目的通常，对建成竣工后的桥梁均宜进行荷载试验，并将试验结果作 为对桥梁承载能力、技术状况与工程质量进行综合评价的重要依据。 本次试验的目的主要包括：(1)检验该桥整体结构的质量和结构的可靠性；(2)判断桥跨结构在试验荷载作用下的实际受力状态和工作状态， 评价结构的力学特性和工作性能，检验结构的承载能力是否能满足设 计标准；(3)通过动荷载试验以及结构固有模态参数的实桥测试，了解桥跨结构的动力特性，以及各控制部位在使用荷载下的动力性能，为该桥进一步运营的养护管理提供必要的数据和资料。2.2 静载荷载试验?、检验设计荷载作用跨中最大正弯矩下的挠度与应变；?、检验设计荷载作用支

6、点最大剪力下的挠度与应变；?、试验过程中裂缝的出现及发展情况。2.3 动载荷载试验?结构振动的振幅 A 与阻尼比；?结构振型的测定，结构的固有频率 f0 ；?汽车不同运行速度时的冲击系数J痔号仅倉诜带*祢規略.型轸呼甲熾欣1DA謝辔能数据果嶷和分栖系躱V10DASF-710工程板平台1厲d莊事慎応测试報13时 城 瞰 态 分 套I4EFDDPI/PZI楼虽分折 套15静患战殳割量仆1冲宙劇歇北析轼1i虑红参功龍肿总用TNV13紇1821位网绪成釆集仪INV3C60S舎1g低烦血速度轮磁器891-11水平型R齐IQW 5flH16li电RH应麦片JOOIHP,1200片1012电于木准仗操卡11

7、13钢極尺榇卡套111加我车伽215本汽车 节12.4 使用仪器表 2-1 试验仪器设备一览表序甘主耍测试工况加載工况主要测试内容1跨中最大正彎矩与挠度C1截爾（ft心加载捉度、应变观测2支点戡而員九剪力C2截面偏心加载挠度、向变现测也p|：jd第三章静载试验实施 3.1 试验项目实施荷载试验是通过对桥梁施加静力荷载作用， 测定桥梁结构在 试验荷载作用下的结构响应，并据此判定桥梁承载能力是否满足要求。为了满足鉴定桥梁承载能力的要求， 试验荷载工况的选择应依据 反映桥梁结构的最不利受力状态的原则来进行。依据相关标准规范的规定并结合试验桥梁结构体系的具体情况来设置加载工况。依据本次工程特点，静载试

8、验项目如表 3-1 所示。表 3-1 静载试验项目测试内容图 3-1 静载测试断面示意图3.2 测试项目及其量测方法(1) 空心板挠度拟采用在空心板跨中底板设置测点，采用百分表 测试；(2) 空心板表面应力(应变)，拟采用在空心板底板表面粘贴应 变片或表面式应变计，配匹数据采集装置进行测量；il1 WMIff勺昭扎镇勺rtiiLfl用r a A il母崛1闿HSPB*irt* 川川| *!4 -_.I=s -J JMy WF j|milV3 J I*-! SUrU .wahi-aLi WWaMi.卜虽丸左!力|9I一*: *鼻野Hir*|1_H*XUBu*. -，;-H*甘gJ!*-1BUIU

9、 .1 1 M1，會irJ! _Hj|a!l4irttrrtttfl Hl卜時山於m一 imTr住=一-剧tC-r 2k-：s.1 -J-Ah -K ：_2Mr ：書i.TJ-ii :hH J Bi.l. - irwL-j-wH3.3 荷载计算根据设计文献规定，计算荷载：公路 H 级。各试验桥梁桥跨理论内力计算如下，由于在实际试验过程中，桥 面沥青层铺设情况、试验环境、荷载重量、加载方式等各种不确定因 素存在，会导致实际内力计算值与以下内力计算值产生差别，则在试验前、试验中及试验后需对其内力计算按照实际情况进行相应调整。表 3-2 荷载计算图形试验荷載柞用 下支点截而最 大剪力及变形閤；曲呦=

10、-. .专 STU.各77二3.4 加载车辆11341 试验承载能力加载方案根据公路桥梁荷载试验规程(JTG/T J21-01-2015 )的规定， 静载试验荷载一方面应保证结构的安全性，另一方面又应要求能够充 分暴露结构的承载能力，一般试验荷载效率系数要达到以下要求：1.05q 0.95P (1 Ss SI =qS静力试验荷载作用下，某一加载试验项目对应的加载控制截面 内力、应力或变位的最大计算效应值；按规范取用的冲击系数值；lS检算荷载产生的同一加载控制 截面内力、应力或变位的最不利效应计算值；q静力试验荷载效率。n理论上，对于每一个测试项目，不论是弯矩、剪力还是轴力都要 在其对应的最不利

11、位置进行加载试验。 但在实际处理过程中，可以通 过理论计算对这些最不利的加载情况进行合并，以提高试验的效率。兰 1.05q 口兰根据确定的控制设计的主要指标，参照内力影响线对相 应的截面进行最不利的试加载， 在保证试验荷载效率达到 0 的情况下, 确定实际试验的加载车辆，.95最终采用的试验车辆的参数如表 3-3 所示。12图 3-2 实际加载车辆轴重、轴距示意图 表 3-3 荷载试验标准车 辆技术参数表342 荷载加载系数根据测试工况列出各控制截面内力的静载试验效率系数q见表 3-4 ;表明各试验工况下的荷载效率系数均能达到规范要求。在上述荷载作用下， 各试验梁荷载效率系数在规定的范围内，梁

12、体承载力可以得到充分体 现，且并不至于对梁板造成损伤。表 3-4 黎家洞桥静载试验效率(内力单位：kNm)3.5 试验加载步骤加载前一天，将试验跨梁底混凝土电阻应变片粘贴、检查完毕。正式加载试验前调试静态电阻应变仪， 将各点应变调零，标示变形测 点位置，测量加载车辆轴距及轴重，标出加载线。正式加载前，对结车辆编芳前軸匝Fl (kN)中后轴总遗(F1+F2) 轮距(m)前-中轴中-后轴标淮车辆803204001S1.41.9加载车试验荷载内力控制试验主要测试 工况426 A.V100, 7M189* 5加195* 5蚀103.2%1 厂,1忙LJh-d-413构进行 2 次预加载，使结构进入正常

13、工作状态，消除结构的非弹性变 形。同时检查测试设备工作状况是否正常，性能是否可靠，并预演人 员组织及操作情况。每级荷载加载后，等待结构变形稳定。根据公 路桥梁承载能力检测评定规程，按结构在同一级荷载内，最后5 分钟变位增量小于前一个 5 分钟变位增量的 15%且加载稳定时间不小 于 15 分钟。则可以正式读数记录。全部卸载完成后，待时 30 分钟以 上读各测量参数的残余值。整个试验过程中，要随时关注量测值的变化是否符合规律，及时排除故障。若发现数据异常，应查明原因，排除故障后研究是否继续加载。出现以下情况，立即停止加载：?控制测点应力已达到或超过理论计算的控制应力时；?控制测点挠度超过规范允许

14、值时；?由于加载，使结构裂缝长度、宽度急剧增加，新裂缝大量出现；裂缝超过允许值的裂缝大量增多，对结构使用寿命造成较大影响时；?发生其他损坏，影响桥梁承载能力或正常使用时。正式加载按以下荷载工况加载程序进行试验，车速小于5km/h。3.6 试验加载程序(1) 在进行正式加载试验前， 用两辆载重加载车分别在桥跨 L/2 或 L/4 进行横桥向对称的预加载，预加载试验每一加载载位的持荷时间 为 20 分钟。预加载的目的在于，一方面是使结构进入正常工作状态，14另一方面是检查测试系统和试验组织是否工作正常。在确认测试系统 和试验组织工作正常后，预加载试验宜反复进行两次。(2)预加载卸至零荷载，并在结构

15、得到充分的零荷恢复后，才可进 入正式加载试验。正式加载试验分别按试验方案所列的加载工况序号 逐一进行，完成一个序号的加载工况后，应使结构得到充分的零荷恢 复，方可进入下一序号的加载工况。结构零荷充分恢复的标志是，加 载试验实测的结构最大变位测点在卸零荷后变位恢复最后一个 10 分钟的增量小于第 1 个 10 分钟增量的 15%3.7 加载方式与分级加载为了获取结构试验荷载与变位的相关曲线，防止结构加载意外损 伤，就某一加载试验项目，其静力试验荷载分成三级或四级加载，分 两级卸零。加载方式为单次逐级递加到最大荷载，然后分级卸至零荷载。静 力试验荷载的加载分级主要依据载车在某一加载试验项目对应的控

16、 制截面内力和变位影响面内纵横向位置的不同以及加载车数量的多 少，大约分成设计标准活荷载产生该加载试项目对应的控制截面内力 或变位的最不利效应值的 60% 80% 100%3.8 加载位置与加载工况确定试验加载位置与加载工况的确定主要依据以下原则进行：15(1) 尽可能用最少的加载车辆达到最大的试验荷载效率；(2)在满足试验荷载效率以及能够达到的试验目的前提下，加载工 况进行简化、合并，以尽量减少加载位置；(3)每一加载工况依据某一加载试验项目为主，兼顾其他加载试验项目。静力试验确定的加载工况及相应的加载位置和加载试验项目按照 实际计算结果为准。3.8.1 车载布置各工况最大效应车载布置根据计

17、算结果进行布置。图 3-3 跨中最大正弯矩影响线图 3-4 工况 1 (跨中最大正弯矩)加载及车辆布置情况图 3-5 支点最大剪力影响线16卄图 3-6 工况 2 （支点最大剪力）加载及车辆布置情况382 挠度测点布置方案桥面挠度拟采用在空心板跨中底板设置测点，采用百分表测试； 具体布设情况见图 3-7。图 3-7 挠度测量布置情况（百分表）3.8.3 应变测点布置方案应变测试：在空心板的底板安装静态应变片进行应变测试，每个 测试截面的应变测点布置如图 3-8。图 3-8 跨中截面应变测量布置情况r1H乡1.1心乜打：人刖丿J腮止、l.iJJA空血Cmni 轴 f髦A-14. OZA-12.

18、3TA-Z5 S2A-22. 33A-r耳.68A-2亠3&A - #M S3152. 32A-5宇.40A ! 一? .8 -1JVFB-s, aAB一丸27环.TO导.1 3?包A-B5, 59A-B一不3TA-3-辰43ft勻- LA-1OA-1O-3. 181QA 1 10A-12oA 120GA -130oAid0A-15oA!0A.1GoA -1G01 :锐11,Si 2iWJiJ1a卜4哙汕f丹、丹、止甲心心盎1/s轴兮兮1 o-*鼻心FL F F-l 3TF-3wP-寸3TF-1 cP1 J85FT F4 y39F-5 CP-5)3FT1.JF- i F &rl

19、 -1表 3-5 各加载工况下截面最大挠度理论值表 3-6 各加载工况下截面应变理论值第四章动载测试4.1 动载试验概述桥梁结构的动力特性，如固有频率、阻尼系数和振型等，只与结 构本身的固有性质有关，是结构振动系统的基本特征。桥梁动载试验 就是要从大量的实测数据信号中，了解结构自身的动力特性以及结构 抵抗受迫振动和突发荷载作用的能力，综合评价桥梁结构的动力特性18及动力响应。揭示桥梁结构振动的内在规律，以判断结构的实际工作 状态，同时也为使用阶段结构评估积累原始数据。4.2 试验目的桥梁动力荷载试验的目的是测定桥梁结构的动力特性，即桥梁结构的自振频率、振型、阻尼比等桥梁结构模态参数；测定桥梁结

20、构在汽车动荷载作用下的强迫振动响应， 即桥梁结构的动位移、 动应力、冲击效应等。通过动载试验和理论分析来了解桥梁结构在试验荷载作 用下的实际工作状态，判断和评价桥梁结构的承载能力和使用条件。并结合桥梁静力荷载试验结果，对桥梁质量做出合理的评价，为桥梁 运营管理及改造提供科学的依据。4.3 测试系统北京东方振动和噪声技术研究所研制的 INV306U 智能信号采集处 理分析仪及DASP-V1C 分析软件进行数据采集和分析，动力特性测试 系统见图 4-1。图 4-1 动力特性测试系统框图顼口工况号荷黴作用方式及步骤飽车试验D1-1试齡牢以10kjp/h匀速通过全桥D1-2试验车以20kni/h勺速通

21、过伞桥D1-3试验车汉30kw/h匀速通过全桥跳弔试脸D2跳过肾碍物（高10的三角形横木）刹车试验D3D3-1试矗车匀速行车并在跨屮急刹车D3-2试骗车以20km/h匀速行餐 并在跨中急刹乍D3-3试能牟LM 30km/h匀速行4二并在跨中急刹车脉动试验04自然坏境澈励194.4 试验内容（1） 在桥面上，使用一辆重量为 400kN 的汽车分别以 10km/h、 20km/h、30km/h 的行驶速度进行跑车， 使桥梁产生受迫振动， 量测 桥梁的振幅和振动频率；（2） 在桥面上，使用一辆重量为 400kN 的汽车分别以 10km/h、 20km/h、30km/h 的速度，行驶至跨中位置紧急刹车使桥梁产生受迫 振动，量测桥梁的振幅与振动频率；（3） 在试验桥跨的跨中位置，一辆重量为 400kN 的汽车前轮驶越 10c m 高的三角垫木，利用车轮的突然下落对桥梁产生冲击，激起桥 梁的竖向振动，量测桥梁的振幅、固有振动频率和阻尼；（4） 记录桥梁在环境自然脉动下的振动， 通过软件分析得到桥梁 的固有振动频率。图 4-2 拾振器布置表