钢管混凝土拱桥试验方案

PAGE黄河公路大桥静动荷载试验方案（拱桥部分）目录一、概述 1(一)桥梁设计标准 1(二)拱桥总体布设 1二、荷载试验的目的 1三、检测及试验依据 2四、桥梁结构实际状况调查 2(一)桥梁结构竣工资料的搜集(设计、施工、监理) 3(二)桥梁结构表观状况检查 31.结构总体和细部尺寸的复核 32.结构各部件表面缺损状况的检查 3五、静力荷载试验 4(一)静力荷载试验测试项目 4(二)测试断面及测点布置 41.应变测试断面 42.挠度测试 5(三)试验方法 5(四)试验荷载 51.荷载车参数 52.试验工况 63.试验荷载效率 64.加载方式与分级加载 65.试验加载程序 66.静载试验规则 7六、动力荷载试验 7(一)动力荷载试验内容及其试验荷载 7l．脉动试验 72．跑车试验 83．跳车试验 84．刹车试验 8(二)动力试验测试项目和方法 8l．桥跨自振特性测试 82．强迫振动测试 8(三)动力试验的测点布置 81．桥跨自振特性测试测点布置 82．强迫振动测试测点布置 9七、进度计划 9八、需甲方配合工作事宜 9九、提交检测、试验成果内容 10十、技术方案保证措施 10(一)人力方面 10十一、仪器设备一览表 11济南建邦黄河公路大桥静动载试验PAGE13济南建邦黄河公路大桥静动荷载试验方案一、概述济南建邦黄河公路大桥项目位于济南市西北部新徐庄附近，南北分别与济南市二环西路、国道309连接线，是济南市实施城市北跨发展战略的控制性工程。本项目路线全长约5272米，其中桥长2145米，两岸接线长3127米。主桥采用三塔斜拉桥，跨度布置为53.5+56.5+2×300+56.5+53.5m，共六跨连续结构，整幅布置。南岸河槽内布置了一联2×47.5m=95m的预应力混凝土连续梁桥，分幅布置。堤外南(北)引桥布置了30m跨的预应力混凝土连续箱梁，分幅布置。(一)桥梁设计标准1.汽车荷载等级：公路Ⅰ级；2.设计时速：80km/h；3．桥面宽度：引桥全宽30.5米或27.5米分幅布置；4．桥面布置：双向六车道；5．通航标准：河槽内梁底高程不低于44.27米；(二)拱桥总体布设该下承式拱桥上部结构采用刚性系杆刚性拱，柔性吊杆，计算跨径90m，拱肋计算矢高为18.0m，计算矢跨比为1/5。拱桥上部结构由拱肋、主梁、吊杆等组成。桥梁全宽为33.5m，中央分隔带为5m。横桥向分为左右两幅，主梁中心距17.25m。横向坡度2%。1.拱肋拱肋采用普通钢筋混凝土结构。拱肋为矩形实体截面，截面高为1.8m，宽为1.5m。同一幅桥拱肋中心距为14.75m，通过设置于跨中位置的横撑相连接，横撑为1.0×1.0m矩形截面。2.主梁主梁采用预应力钢筋混凝土结构，由系梁、桥面板、端横梁、中横梁所组成。3.吊杆每榀拱肋共设15根厂制吊杆，吊杆间距5.0m。二、荷载试验的目的1．检测本桥设计和施工质量，确定工程的可靠性，为竣工验收提供依据；2．检测桥梁主体结构的受力状况和承载能力是否达到设计标准，能否满足使用要求；3．根据桥跨结构的特点，通过静载试验了解结构体系在试验荷载作用下的实际工作状态，为科学地评价结构的使用阶段应力、变形提供资料；4．通过在移动车辆荷载作用下桥梁的控制截面的动效应测试来得到结构实际的动力响应，进而评判结构在不同动荷载作用时的动态反应是否在容许范围内；5．通过动载试验，了解桥跨结构的固有振动特性以及其在长期使用荷载阶段的动力性能；6．通过荷载试验，建立桥梁“指纹”档案，为桥梁结构健康监测提供基本参考依据。三、检测及试验依据《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)《公路工程质量检验评定标准》(JTGF80/1-2004)《公路桥涵设计技术规范》(JTGD60-2004)《公路斜拉桥设计规范》(试行)（JTJ027-96）《城市桥梁设计准则》(CJJ11-93)《工程测量规范》(GB50026-93)《混凝土结构试验方法标准》(GB50152-92)《公路工程技术标准》(JTGB01-2003)《公路桥涵施工技术规范》(JTG041-2000)《公路桥梁荷载试验》《公路桥梁荷载试验与结构评定》《大跨径混凝土桥梁的试验方法》济南建邦黄河公路大桥设计施工图四、桥梁结构实际状况调查荷载试验前期工作主要是成桥的外观等质量检测。(一)桥梁结构竣工资料的搜集(设计、施工、监理)检测人员应向设计、施工、监理和业主单位的知情人详细了解桥梁建设和建设期间发生的特别事件和存在的问题及其处理情况，全面搜集有关的设计、施工和监理技术资料，包括设计计算书、设计图纸、施工组织设计、施工原始记录、材质试验报告单、监理日记、质检检验单、工程质量事故发生和处理记录、结构竣工资料、施工临时工程的有关技术资料等。(二)桥梁结构表观状况检查1.结构总体和细部尺寸的复核结构总体和细部尺寸的复核，重点放在上部主要承重构件，采用钢尺丈量方法测定，在拱脚、L/4,拱顶处布置测量断面，共5个。2.结构各部件表面缺损状况的检查(1)检查范围：主要针对桥面铺装、拱肋、主梁、吊杆、支座、桥墩进行检查。(2)检查方法：以人工目力检查为主，辅以简单检查工具进行。所用的简单检查工具包括：手工锤、钢卷尺、游标卡尺、望远镜和照相机等。(3)检查要点=1\*GB3①桥面铺装主要检查开裂、隆起、车辙、凹陷、坑槽等缺陷；=2\*GB3②拱肋主要检查变形、开裂、露筋、钢筋锈蚀等现象；=3\*GB3③主梁、桥墩除了要注意结构是否有异常变形外，主要检查结构混凝土表面蜂窝、麻面、孔洞、剥落、钢筋外露、渗水侵蚀和表面沉积物等，检查时应注意查明劣质混凝土的分布(锤击音质音喑处)；=4\*GB3④支座主要检查构件有无损伤，能否正常发挥功用等。⑤吊杆主要检查吊杆上下锚固区的混凝土有无开裂、渗水，吊杆锚头附近有无锈蚀现象，外罩是否有裂纹，锚头夹片、楔块是否发生滑移，吊杆钢索有无断丝。(4)检查顺序与检查路线：按路线前进方向，从左向右、先里后外、自上而下检查，先检查拱肋，接着检查系杆，再检查桥面铺装，最后检查主梁、支座和桥墩。(5)检查技术要求：=1\*GB3①应检查出缝宽超过0.05mm缝长大于200mm以及大小超过50mm所有缺陷；=2\*GB3②检查时应通过测量确定出各种缺陷的位置、大小尺寸和深度；=3\*GB3③对每一病害或缺陷除了要做详尽的描述外，还应附以草图或照片加以补充说明；=4\*GB3④缺陷或病害的详细记录应包括位置的描述、性质特征、范围、程度、外貌、颜色及对其起因判定，以及需作进一步补充特殊检查的建议。五、静力荷载试验桥梁荷载试验，主要是通过测量桥梁结构在试验荷载作用下的变形和内力，用以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工作性能，如结构的强度、刚度等的最直接和最有效的手段和方法。(一)静力荷载试验测试项目本次荷载试验主要包括以下荷载试验项目：拱肋在最不利设计荷载状态，控制截面应力加载试验；系杆在最不利设计荷载状态，控制截面应力加载试验；横梁在最不利设计荷载状态，控制截面应力加载试验；吊杆受力增量及影响范围加载试验；桥面板的工作性能、应力与变形状况的局部加载试验。(二)测试断面及测点布置1.应变测试断面应变测试断面沿桥纵向的位置分别为：拱脚截面；3/8截面；拱顶截面；1/4截面；M8系杆截面；M8系杆横梁跨中截面(图中未示出)；图1应变测试断面2.挠度测试拱圈挠度测量断面为主拱的1/4、3/8、1/2、5/8、3/4截面；桥面系挠度测点为支座处及拱的M1、M3、M5、M7、M9、M11、M13、M15号吊杆处，全桥共计挠度测点15个。图2挠度测试断面(三)试验方法1．应变拟采用在箱梁内表面粘贴规格为5mm×100mm、阻值为120Ω的应变片，配匹DH3817动静态应变测度系统及自动采集系统测量。2．控制截面挠度，拟采用精密水准仪进行测量。3．控制部位的混凝土表面开裂情况，采用人工目力观测，辅助刻度放大镜和“塞尺”测定裂缝宽度，裂缝长度和位置采用5m钢卷尺直接量测。(四)试验荷载1.荷载车参数选用30吨的车辆进行加载试验，根据加载工况的不同选用不同数量的加载车。加载车轴重及尺寸暂定如下：图3加载车辆轴重及尺寸图2.试验工况工况1：按主拱拱顶截面正弯矩影响线布载(采用6辆车)；工况2：按主拱拱脚截面负弯矩影响线布载(采用6辆车)；工况3：按主拱3/8拱跨截面正弯矩影响线布载(采用6辆车)；工况4：按横梁跨中截面正弯矩影响线布载(采用2辆车);系杆最不利设计荷载状态控制截面应力加载试验加载工况同工况13.试验荷载效率试验荷载与加载得到的各个断面内力值与设计值相比为荷载效率系数。因本桥为新建桥梁，本次静力荷载试验荷载效率系数控制在0.80～1.05之间。4.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，其静力试验荷载宜分成三级加载，一次卸载。加载方式为单次逐级递加到最大荷载，然后一次卸至零荷载。静力试验荷载的加载分级主要依据荷载车在某一加载试验项目对应的控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，而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不同百分比。5.试验加载程序在进行正式加载试验前，宜用两辆载重加载车在桥跨L/2和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以不少于20分钟为宜。预加载的目的在于，一方面是使结构进入正常工作状态，另一方面是检查测试系统和试验组织是否工作正常。预加载卸至零荷载，并在结构得到充分的零荷恢复后，才可进入正式加载试验；正式加载试验按附表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%。6.静载试验规则静力试验应选择在气温变化不大于2℃和结构温度趋于稳定的时间间隔内进行。试验过程中在量测试验荷载作用下结构响应的同时应相应地测量结构表面温度；静力试验荷载持续时间，原则上取决于结构变位达到相对稳定所需要的时间，只有结构变位达到相对稳定后，才能进入下一荷载阶段。同一级荷载内，若结构变位最大的测点在最后5分钟内的变位增量小于第一个5分钟变位增量的15%，或小于所用量测仪器的最小分辨值，即认为结构变位达到相对稳定；全部测点在正式加载试验前均应进行零级荷载读数，以后每次加载或卸载后应即读数一次，并在结构变位达到相对稳定后，进入下一级荷载之前再读数一次。只有对结构变位较大的测点，宜每隔5分钟观测一次，以观测结构变位是否达到相对稳定；若在加载试验过程中发生下列情况之一应立即终止加载试验：=1\*GB3①控制测点应力达到或超过按试验控制荷载计算的控制应力时；=2\*GB3②结构测点变位达到或超过试验控制计算值时；=3\*GB3③结构发生较大的异常现象。六、动力荷载试验(一)动力荷载试验内容及其试验荷载l．脉动试验脉动试验是在桥面无任何行车荷载以及桥址附近无规则振源的情况下,测定桥跨结构由于风荷载、地脉动、水流等随机荷载引起的桥跨结构微小振动响应，从而确定结构的主要固有频率、阻尼比和振型。2．跑车试验跑车试验工况是采用一辆24t的汽车，以10km/h、20km/h、30km/h、40km/h等速度匀速驶过大桥，测量桥梁结构的动力响应。3．跳车试验(1)一辆30t的汽车停在跨中原地启动，后轮越过80mm高的三角木后停车，模拟桥梁受到竖向冲击荷载作用，试验2次，测量桥梁结构的动力响应。(2)一辆30t的汽车以30km/h的速度驶过大桥，后轮越过80mm高的三角木，模拟桥梁受到竖向冲击荷载作用，试验2次，测量桥梁结构的动力响应。4．刹车试验刹车试验工况是采用一辆30t的汽车，分别以10km/h、20km/h、30km/h的速度行驶至跨中紧急刹车，各试验2次，测试桥梁结构在汽车制动力作用下的动力响应。(二)动力试验测试项目和方法l．桥跨自振特性测试桥跨结构在自然环境振源的随机激振下,产生微幅随机扳动,使用高灵敏度、超低频的941B拾振器和放大器拾取微小的振动信号,采用振动及动态信号采集分析系统(ADCras)，将数据采集存放于计算机硬盘上,应用采用振动及动态信号采集分析系统(MACras)可获取结构的固有振动频率、阻尼比和主要振型,这是直接、可靠获取桥梁结构实际动力特性参数的有效方法。我单位已用此方法完成了多座大桥的模态分析，其方法和技术已达国内领先技术。2．强迫振动测试本次强迫振动测试主要测定主梁跨中竖向挠度的动态增大效应。主梁动挠度测量采用BJQN-4型桥梁光电挠度仪,由便携微机现场采集挠度振动信号。(三)动力试验的测点布置1．桥跨自振特性测试测点布置桥跨自振特性测试主要记录结构振动位移响应。由于振型测量和自振频率判读的需要,采用环境随机振动的方法进行测量分析需要有足够的测点数,测点的位置一般应在结构理论振型的峰谷点,考虑到现场实施的可操作性,每隔5米设置一测点，分别布置在桥面护栏内侧，如图7所示。测量确定了19个断面,共38个测点,分别布置垂直、水平拾震器,检测桥梁竖向和水平横桥向、水平顺桥向振动信号。图4自振特性测试测点布置2．强迫振动测试测点布置强迫振动桥跨结构动力响应主要测试中跨跨中截面动挠度。动挠度测点布设在跨中截面两侧防撞护栏内侧桥面上。七、进度计划初步确定的质量检测及荷载试验工作进度计划如下所列。具体实施时可视天气情况、现场检测工作完成情况以及异常客观条件的影响作适当调整。结构总体和细部结构的复核0.5天；结构各部件表面缺损状况的检查0.5天；静动载试验前期准备工作(应变计、挠度计的粘贴，静动载仪器的调试等)1天；静动载试验1天。以上工作部分，相关部分可同步进行，预计3天左右完成。八、需甲方配合工作事宜为保证质量检测工程能够保质保量地按期完成，确保检测数据可靠正确以及质量检测全面和系统，恳请委托方给予以下配合：提供必要的技术资料，包括：图纸、变更资料、施工中有关资料、环境资料(主要为不利的环境影响因素，如：可能的有害气体源、水源等)；协助维护检测、试验现场秩序及安全保卫工作；协助联系荷载试验加载车辆，加载车为单辆总重为300kN的三轴载重汽车，加载车辆应一一称出前轴、中轴、后轴及总重；协助检测、试验期间的桥面交通封闭；指定专人负责联系协调有关事宜。九、提交检测、试验成果内容通过对桥梁进行全面调查和静力荷载试验，形成书面检测、试验报告，报告包含以下内容：结构总体和细部尺寸的复核结果；对桥梁各部件病害进行详细描述及汇总，并进