公路与桥梁检测技术之桥梁结构试验检测

公路与桥梁检测技术之桥梁结构试验检测本讲内容§1.1桥梁结构试验的任务、目的和分类（了解）§1.2试验设计、数据整理及报告编写（掌握）§2.2混凝土结构试件试验检测（熟悉）§2.4钢结构试验检测（自学、了解）§2.1桥梁支座和伸缩装置检验（熟悉）§2.3预应力混凝土结构试验检测（掌握）§2.5悬吊结构试验检测（自学、了解）§2.6作业桥梁结构试验的任务通过物理技术手段，通过一定物理量的输入，得到相应的输出，判定结构的行为效应是否出于预测的范围，或反求推测结构的内部性能主要依据《公路工程质量检验评定标准》（JTJF80/1-2004）《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）《公路旧桥承载能力鉴定方法》交通部，1988《公路工程竣（交）工验收办法》（交通部2004年第3号）《大跨径桥梁荷载试验方法》交通部科研所《公路桥梁承载能力检测评定规程(送审稿)》交通部科研所§1.1桥梁结构试验任务、目的及分类桥梁结构试验的任务：分析桥梁病害产生的原因，掌握其变化规律。确定桥梁的承载能力及其运行条件。对新建桥梁或改建桥梁进行竣工鉴定，检验设计的预期效果。桥梁结构试验的目的：通过荷载试验，了解桥梁在试验荷载作用下的实际工作状况，判断桥梁结构的安全承载能力和使用条件。根据试验目的和侧重点不同，可分为科学研究性试验和生产性试验。科学性试验验证新的结构分析理论、设计计算方法运用和推广新的结构形式、新的建筑工艺积累经验为制定新的设计规范提供依据生产性试验对于新桥型及桥梁中运用新材料、新工艺的应验证桥梁的计算图式，为完善结构分析理论积累资料对于旧桥，通过荷载试验可以评定出运营荷载等级。1.1.3桥梁结构试验的分类1936年，在宁波旅沪同乡会资助下，由德国西门子公司承建的灵桥正式完工，设计使用期限70年，成为宁波最有代表性的近现代建筑之一。2007年，宁波市政府委托同济大学对灵桥进行了彻底检查，认为大桥主体结构依然安全。在对其进行必要整修后，现今灵桥依然作为市内主要桥梁为宁波市内交通服务。动荷载－随随时间而变变化的荷载载。（冲击、随随机荷载（（风、地震震））结构所承受受的动力荷荷载的方式式：（1）地震作用用（2）机械设备备振动和冲冲击荷载（3）高层建筑筑和高耸结结构的风载载（4）车辆运动动对桥梁的的振动（5）海浪对采采油平台的的冲击（6）爆炸引起起的振动（7）周围环境境的随机振振动对结构进行行动力分析析的目的：：保证结构在在整个使用用期间，在在可能发生生的动荷载载作用下能能正常工作作，并确保保其一定的的可靠度。。结构动力测测试主要包包括：（1）动荷载特特性的测定定；（动荷载的的大小、作作用方向、、作用频率率及其规律律性质）（2）结构自振振特性的测测定；（自振频率率、阻尼比比、振型））（3）结构在动动荷载作用用下的反应应的测定。。（振幅、速速度、加速速度、动应应力、动力力系数）结构动力测测试的目的的：研究动荷载载的振动对对工程结构构的影响，，以及抵御御或减缓这这种影响提提供所必须须的数据。。目前试验目目的收集设计、、计算资料料拟定试验方方法阅读相关文文献试验总体组组织§1.2试验设计、、数据整理理及报告编编写测试仪器设设备的准备备和试验人人员的组织织试验目的及及测量要求求测试内容测量方法加载方法试验计划内内容试验程序试验进度试验目的试验方法及及依据试验情况及及问题试验对象简简介试验报告告包括内内容试验成果果及分析析结论2.1桥桥梁梁支座和和伸缩装装置检验验一、桥梁梁支座支座的功功能：将将上部结结构承受受的各种种荷载传传递给墩墩台，并能适应应上部结结构由于于荷载、、温度变变化、混混凝土收收缩等产产生的变变形（水平位位移及转转角），，使上部部结构的的实际受受力情况况符合设设计要求求。简易垫层层支座（（小桥涵涵上使用用）钢板支座座钢筋混凝凝土支座座铸钢或不不锈钢支支座橡胶支座座支座分类类球式橡胶胶支座盆式橡胶胶支座四氟滑板板式橡胶胶支座1.板式桥梁梁橡胶支支座的构构造特性性﹟由若干层层橡胶片片与薄钢钢板组成成，经加加压硫化化牢固的的粘结成成为一体体。﹟支座在在竖向荷荷载作用用下具有足够够的刚度度，是由由于钢板限制制了橡胶胶片的侧侧向膨胀胀。﹟支座的水水平位移移主要取取决于橡胶片的的净厚度度。橡胶片四氟滑板钢板钢板打孔位置橡胶支座座构造图图2.板式桥梁梁橡胶支支座的技技术要求求交通部行行业标准准（JT/T4—2004）项目指标极限抗压强度Ra（MPa）≥70实测抗压弹性模量E1（MPa）E±E×20%实测抗剪弹性模量G1

（MPa）G±G×15%实测老化后抗剪弹性模量G2

（MPa）G+G×15%实测转角正切值tgθ混凝土桥≥1/300钢桥≥1/500实测四氟板与不锈钢板表面摩擦系数uf（加硅脂时）≤0.033.板式桥梁梁橡胶支支座的检检验方法法：型式检验验出厂检验验使用前抽抽检成品力学学性能检检验成品解剖剖检验外观及几几何尺寸寸检验检验形式式检验内容容（1）抗抗压弹性性模量检检验试验原理理：根据橡胶胶支座的的应力-应应变曲线线直线段段计算抗压压弹性模模量。试验步骤骤：①将支座置置于试验验装置的的承压板板上，对对准中心心，加荷荷至压应应力为1.0MPa，在承压压板的四四个角对对称安装装四支位位移计。。②进行预压压。将压应力力以0.03-0.04MPa/s的速速率连续地增增至平均均压应力力σ=10MPa，，持荷2min，然后后以连续续均匀的的速度将将压应力力卸至1.0MPa，，持荷5min记录百百分表初初始值，，绘制应应力-应应变图，，预压三次次。1000吨橡胶胶支座压压剪试验验机橡胶支座座抗压弹弹性模量量试验橡胶支座座抗压弹弹性模量量试验③正式加载载﹟每一加载载循环自自1.0MPa开始，，将压应应力以0.03至0.04MPa/s的速速率连续续均匀地地加载至4MPa，持荷2min后，采采集支座座变形值值；﹟同样以连连续均匀匀的速度度卸载至至1.0MPa。﹟每2MPa为一级级逐级加载载，每级级持荷2min后，采采集支座座变形数数据直至至平均压压应力σσ为止，，绘制的的应力－应应变图应应成线性性关系，以连续续均匀的的速度卸卸载至1.0MPa。。﹟10min后进进行下一一加载循循环，加加载过程程连续进进行三次。抗压弹性性模量计计算各级试验验荷载作作用下的的累计压压缩应变变εi：试样的抗抗压弹性性模量：：∆ci：各级荷荷载下试试样的累累计竖向向压缩变变形；te；试样橡橡胶层的的总厚度度，te=∑δi；E1：试样实实测抗压压弹性模模量计算算值；σ4、ε4、σ10、ε10：第4MPa和第10MPa级试验荷荷载下的的压应力力和累计计压缩应应变值。。﹟试验结果果取三次加载载所得结结果的平平均值，但单项项结果和和算术平平均值的的偏差不应应大于算算术平均均值的3%，否则应应重新试试验。影响抗压弹性性模量的因素素：①橡胶片与加加劲钢板接触触面的状态②形状系数形状系数：支座受压面积积与其自由膨膨胀侧面积之之比值；对于矩形支座座对于圆形支座座La、Lb：矩形支座加加劲钢板的长长、短边长度度；d：圆形支座座加劲钢板的的直径。（2）极限抗抗压强度检验验①将试样放置在在试验机的承承载板上，上上下承载板与与支座接触面面不得有油污污，对准中心心位置，精度度应小于1%的试件短边边尺寸。②以每分钟0.1MPa/s的加荷速率加加载至试样极限抗压强度度70MPa为止，绘制应力－时间图图，并随时观察察试样受力状状态及变形情情况，试样是是否完好无损损。（3）抗剪弹性模模量检验①在试验机的的承载板上应使支座顺其其短边方向受剪，将试样样及中间钢拉板按双剪装装置配置好。。②将压应力以以0.03-0.04MPa/s的速率连续均均匀地加载至至平均压应力力σ，绘制应力－时时间图，并在整个抗剪试试验过程中保保持不变。③调整试验机机的剪切试验验结构，使水水平油缸、负负荷传感器的的轴线和中间间钢拉板的对对称轴重合。。④预加载：以0.002-0.003MPa/s的速率连续施施加水平剪应应力至τ=1.0MPa，持荷5min，然后后以连续均匀匀的速度卸载载至0.1MPa，持荷荷5min，，记录位移初始始值，绘制应力－－应变图，预预载三次。⑤正式加载：每一加载循环环自τ=0.1MPa开始始，每级剪应力力增加0.1MPa持荷荷1min，，采集支座变变形数据，至至τ=1.0MPa为止止，绘制的应应力－应变图图应成线性关关系。然后以以连续均匀的的速度卸载至至剪应力为0.1MPa。10min后后进行下一循循环，连续进进行三次。抗剪弹性模量量计算：试样的累计剪剪切应变γi=△si/te。抗剪弹性模量量G1△si：试样累计水平平剪切变形G1：试样实测抗抗剪弹性模量量计算值；τ1.0、τ0.3、γ1.0、γ0.3：第1.0MPa和第0.3MPa级试验荷载下下的剪应力和和累计剪切应应变值。试验结果应为为三次试验的的算术平均值值，但各单项项结果与算术术平均值的偏偏差不应大于于算术平均值值的3%，否否则该试样应应再进行一次次试验。（4）抗剪粘粘结性能试验验①将压应力以以0.03-0.04MPa/s的速率连续均均匀地加载至至平均压应力力σ，绘制应应力－时间图图，并在整个个抗剪试验过过程中保持不不变。②以0.002-0.003MPa/s的速率连续施加水平平力，当剪应力至2MPa时，持荷5min后，水水平力以连续续均匀的速度度连续卸载，，在加、卸载载过程中绘制制应力一应变变图。（5）抗剪老老化试验将试样置于老老化箱内，在在70±2℃℃温度下经72h后取出出．将试样在标准温度23±5℃下下，停放48h，再在标准试试验室温度下下进行剪切试试验。老化后抗剪弹弹性模量G2的计算方法与与标淮抗压弹弹性模量计算算方法相同。。（6）摩擦系数检检验试验步骤：①将四氟滑板板支座与不锈锈钢板试样按按规定摆放，，对准试验机机承载板中心心位置，精度度应小于1％的试件短边边尺寸。试验时应将四四氟滑板试样样的储油槽内内注满5201-2硅脂油。1、4—试验机上、下下承载板；2—四氟滑板支座座试样；3—中间钢拉板；；5—不锈钢板试样样；6—防滑摩擦板②将压应力以以0.03-0.04MPa/s的速率连续地地增至平均压压应力σ，绘制应力－时间图，并在在整个摩擦系系数试验过程程中保持不变变。预压时间为1h。③以0.002-0.003MP/s的速率连续地地施加水平力力，直至不锈锈钢板与四氟氟滑板试样接接触面间发生生滑动为止，，记录此时的的水平剪应力力。试验过程应连连续进行三次次。2）试样的摩摩擦系数按下下式计算，并并求三次的平平均值H—支座承受受的最大水平平力，kN；；R—支座最大大承压力，kN；Ao——支座座有效承压面面积，㎜2。。（6）允许转角检检验试验原理试验步骤①将试样按规规定摆放，对对准中心位置置，精度应小小1％的试件短短边尺寸。在距试样中心心L处，安装装使梁产生转转动用的千斤顶和测力力计，并在承载梁梁(或板)四四角对称安置置四只高精度度位移传感器器(精度0.001mm)；②预压：将压应力以0.03-0.04MP/s的速率连续地地增至平均压压应力σ，绘制应力——时间图，维维持5min，然后以连连续均匀的速速率卸载至压压应力为1.0MPa，，如此反复三三遍。检查传传感器是否灵灵敏准确；③加载将压应力按照照抗压弹性模模量试验要求求增至σ，采集支座变变形数据，绘绘制应力－应应变图，并在整个试验过过程中维持σ不变。用千斤顶对中中间工字梁施施加一个向上上的力p，使使其达到预期转角角的正切值(偏差不大于于5％)，停停5min后后，记录千斤斤顶力P及传传感器的数值值。实测转角的正正切值：各种转角下，，由于垂直荷荷载和转动共共同影响产生生的压缩变形形值:△C—支座最大承压压力R时试样累积压压缩变形值，，mm△1—转动试验时，，试样中心平平均回弹变形形值，mm△2—垂直压缩和转转动共同影响响下试样中心心处产生的压压缩变形值，，mm各种转角下试试样边缘换算算变形值计算算各种转角下，，支座边缘最最大最小变形形值计算（7）判定规规则①实测抗压弹弹性模量E1、抗剪弹性模模量G1、试样老化后后的抗剪弹性性模星G2和四氟滑板试试样与不锈钢钢板的摩擦系系uf应满足规范的的要求；②支座在不小于于70MPa压应力时，橡橡胶层未被挤挤坏；中间层层钢板未断裂裂，四氟板与与橡胶未发生生剥离，则试试样的抗压强强度满足要求求；③支座在两倍倍剪应力作用用下，橡胶层层未被剪坏，，中间层钢板板未断裂错位位，卸载后，，支座变形恢恢复正常，认认为试样抗剪剪粘结性能满满足要求；④试样的容许许转角正切值值，混凝土、、钢筋混凝土土桥在1／300，钢桥在1／500，试样边缘最小变形值大大于或等于零零时，则试样容容许转角满足足要求；⑤三块(或三对)试样中，有两块(或两对)不能满足要求求时，则认为该批批产品不合格格。有一块(或一对)试样不能满足足要求时，则则应从该批产产品中随机再取双倍试样样对不合格项目目进行复验，，若仍有一项项不合格，则则判定该批产产品不合格。。5．盆式橡胶支支座构造特点：将纯橡胶块放放置在凹型的的金属盆内，，橡胶处于有有侧限受压状状态，从而使使支座的承载载能力大大提提高。按使用性能分分类：双向活动支座座：具有竖向承承载、竖向转转动和多向滑滑移性能单项活动支座座：具有竖向承承载、竖向转转动和单一方方向滑移性能能固定支座：具有竖向承承载和竖向转转动功能。（1）成品支支座力学性能能要求①竖向承载力力标准系列支座座的竖向承载载力分为31级，即0.8－60MPa。。#在竖向设计荷荷载作用下，，支座压缩变形值不得大于支座座总高度的2%；#盆环上口径向变形形不得大于盆环环外径的0.5‰；#支座残余变形不得超过总变变形量的5%。②水平承载力力#固定支座在各各方向和单向向活动支座非非滑移方向的的水平承载力力均不得小于支座座竖向承载力力的10%。抗震型支座水水平承载力不不得小于支座座竖向承载力力的20%。③转角角支座转转动角角度不不得小小于0.02rad。④摩阻阻系数数加5201硅脂润润滑后后，常常温型型活动动支座座设计计摩阻阻系数数最小小取0.03。加5201硅脂润润滑后后，耐耐寒型型活动动支座座设计计摩阻阻系数数最小小取0.06。（2）支座座力学学性能能的检检测方方法整体