DB61∕T 916-2014 公路桥梁（梁式桥）荷载试验技术规程

DB61公路桥梁(梁式桥)荷载试验技术规程2014-06-01实施2014-06-01实施陕西省质量技术监督局布IDB61/T916—2014 12规范性引用文件 13术语和定义 14一般规定 25桥梁静力荷载试验 26桥梁动力荷载试验 47现场组织与实施 58试验数据处理与分析 69试验结果评定 10荷载试验报告编制 附录A(规范性附录)梁桥最大剪应力测点布置 附录B(资料性附录)静力荷载试验校验系数 IIDB61/T916—2014本标准由西安公路研究院、长安大学提出。本标准由陕西省交通运输厅归口。本标准起草单位：西安公路研究院、长安大学。本标准主要起草人：石雄伟、袁卓亚、周勇军、杨文奇、赵煜、马毓泉、田巨锋、郭庆利、薛跃武、雷丹。本标准由西安公路研究院负责解释。本标准为首次发布。DB61/T916—20141公路桥梁(梁式桥)荷载试验技术规程本标准规定了公路桥梁(梁式桥)荷载试验的一般规定、桥梁静力和动力荷载试验内容、现场组织与实施、试验数据处理与分析、试验结果评定等内容。本标准适用于混凝土简支梁桥、连续梁桥、连续刚构桥等梁桥荷载试验及单梁荷载试验。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。JTGB01-2003公路工程技术标准JTGD60-2004公路桥涵设计通用规范JTGD62-2004公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG/TJ21-2011公路桥梁承载能力检测评定规程3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1桥梁荷载试验loadtestingofbridge通过施加荷载方式对桥梁结构或构件的静动力特性进行试验测试。荷载试验效率responseratiooftestloadtodesignload试验荷载所产生的效应与相应的设计控制荷载效应的比值。结构校验系数structuralverificationcoefficient试验荷载作用下实测应变(或挠度)与计算值的比值。汽车荷载作用下的结构或构件最不利内力(变形)截面。2DB61/T916—2014冲击系数impactfactor汽车通过桥梁时对桥梁结构产生的竖向动力增大系数。4一般规定4.1荷载试验目的通过荷载试验评定桥梁结构或构件在汽车荷载(含冲击力)和人群荷载作用下的正常使用性能和承载能力。4.2荷载试验分类荷载试验包括静力荷载试验和动力荷载试验。4.3试验仪器4.3.1试验所用仪器仪表数据采集设备应经过相应资质单位检定或检验，同时应满足试验对精度、量程等方面的要求。4.3.2试验需用的所有仪表均应在测试前进行检查，并按照仪表本身的要求进行标定和必要的误差修正。5桥梁静力荷载试验5.1静力荷载试验内容静力荷载试验主要测试内容有：a)控制截面的应变(应力)和挠度；b)混凝土裂缝观测，包括裂缝的宽度、长度、间距、位置、方向及卸载后的闭合状况。5.2静力荷载加载控制项目常见梁桥静力荷载试验控制截面及加载控制项目见表1。5.3静力试验测点布置5.3.1挠度测点布置对于整体式梁桥，一般对称于桥轴线布置，沿横桥向至少布置三个挠度测点；对于多梁式桥，可在每片梁梁底布置一个或两个测点。在支座附近处主梁应布置挠度测点以消除支座变形的影响。5.3.2应变测点布置对于整体式梁桥，一般对称布置于桥梁轴线或横桥向梁肋对应处，横桥向应变测点设置不少于五处；对于多梁式桥，可在每片梁梁底(顶)布置一个或两个应变测点，至少有一片梁沿桥梁高度方向布置三个应变测点。对于剪切应变测点应采取设置应变花的方法进行观测，沿截面上、下缘布设，见附录A。5.3.3钢筋混凝土结构测试3DB61/T916—2014钢筋混凝土结构测试时，在现场条件允许情况下宜直接在受拉区主钢筋上设置应变测点，试验完毕后修复混凝土保护层，或采用大标距的钢筋混凝土拉应变传感器进行表面跨裂缝粘贴，不可采用普通混凝土应变片进行测试。5.3.4温度补偿片根据应变和挠度测试仪器类型，必要时选择相应温度补偿片。表1梁桥加载控制项目序号桥型内力或位移控制截面1简支梁桥主要跨中截面最大正弯矩和挠度附加L/4截面最大正弯矩和挠度支点截面最大剪力2连续梁桥主要边跨内力最不利截面最大正弯矩和挠度内支点截面最大负弯矩中跨跨中截面最大正弯矩和挠度附加端支点截面的最大剪力L/4截面正弯矩和挠度3连续刚构主要边跨内力最不利截面最大正弯矩和挠度墩梁固结处截面最大负弯矩中跨跨中截面最大正弯矩和挠度附加L/4截面正弯矩和挠度端支点截面的最大剪力墩台最大垂直力连续刚构固结墩墩身控制截面的最大弯矩5.4静力试验加载设备5.4.1静载试验加载设备一般可采用车辆或重物直接加载两种方式。5.4.2试验前应采取可靠的方法对加载车重量或加载物进行称量，采用汽车加载时，应详细记录各车编号、车重、轴重和轴距；采用重物加载时，根据加载分级情况，分别称量记录各级荷载量。5.5静力试验加载5.5.1加载效率静力试验的荷载效率ηq按式(1)计算：………(1)式中：ηg——静力试验荷载效率；S₅——静力试验荷载作用下，某一加载试验项目对应的构件加载控制截面内力或变形的最大计算效应值；4截面应为结构受力最不利梁(一般为边梁，以结构计算分析结果为准)同时兼顾中梁，中梁指梁号为偶数梁或者奇数梁n指横截面的主梁数量。S——构件控制荷载(一般是指设计荷载或者使用荷载)产生的同一加载控制截面内力或变形的最不利效应计算值；μ——按设计规范取用的冲击系数值。荷载效率ηg宜介于0.85～1.05之间，对桥梁技术状况评定为三类及三类以下桥梁宜在下限区域取值。5.5.2不等跨桥梁结构进行测试截面加载试验时，应保证其他截面的荷载效率不超过本标准的范围。5.5.3试验加载三轴单车车辆总重不宜大于380kN且单轴重不大于160kN,若需要提高总重，应进行桥面板局部加载验算。5.6静力荷载试验加载条件荷载试验宜安排在温度变化较小的时间段进行。6桥梁动力荷载试验6.1动力荷载试验内容动力荷载试验主要测试结构的自振特性参数(自振频率、阻尼比、振型)和汽车冲击系数。6.2动力测点布置按照动载试验的要求和目的，结合桥梁结构形式综合确定，在挠度或应变较大的部位应布置测点，用于测试结构振动响应测点应尽可能避开振型节点。6.3自振特性的测试可以选择以下任何一种方式进行自振特性的测试：a)行车试验：试验车辆以一定速度(一般为40km/h～60km/h)通过桥梁；b)刹车试验：在桥梁动力效应最大的检测位置进行刹车或启动试验；c)跳车试验：在预定激振位置，汽车后轮越过障碍物，车轮落下后立即停车；d)脉动试验：在桥面无任何交通荷载以及桥址附近无规则振源的情况下，测定桥梁由于桥址处风荷载、地脉动、水流等随机荷载激振而引起的微小振动响应。6.4冲击系数的测试选择载重汽车以不同速度匀速通过桥梁，测定桥梁主要控制截面测点的动应力或动挠度时间历程响应曲线。6.5桥梁结构振型测试桥梁结构振型测定，可采用下述两种方法中的一种：a)桥梁结构振型的峰谷点上布设测振传感器(拾振器),用放大特性相同的多路放大器和记录特性相同的多路记录仪，同时测量记录各测点的振动响应信号；DB61/T916—20145b)将结构分成若干段，选择某一分界点作为参考点，在参考点和各分界点分别布设测振传感器(拾振器),用放大特性相同的多路放大器和记录特性相同的多路记录仪，同时测量记录各测点的振动响应信号。6.6动力试验汽车荷载6.6.1行车试验的试验荷载，可采用静力试验中单辆载重汽车。单辆(或横向两辆并排)载重车以中载或偏载的情形，以不同车速匀速通过桥梁，测定桥梁主要控制截面测点的动应力或动挠度时间历程响应曲线。6.6.2跳车激振的试验荷载，可采用静力试验中单辆载重汽车。单辆载重汽车的后轮在指定位置从高度为8cm～10cm的三角形垫木突然下落对桥梁产生冲击作用，激起桥梁振动。7现场组织与实施7.1试验准备工作7.1.1试验孔的选择应结合桥梁调查进行，对多孔结构中跨径相同的桥孔选择具有代表性的桥孔进行荷载试验。选择时应综合考虑以下条件：a)该孔(墩)计算受力最不利；b)该孔(墩)施工质量较差，缺陷较多或病害较严重；c)该孔(墩)便于搭设脚手架及设置测点或试验加载实施；d)对于多孔简支梁，至少选择两孔进行试验；对于连续梁桥，至少选择一联中的两孔进行试验。7.1.2车辆加载位置的放样试验前，应按照试验加载工况进行加载车辆位置的标记。7.1.3静力预压试验对于新建桥梁，静力荷载试验前，应将试验车辆随机停在试验孔预压至少10min,预压荷载以试验荷载的70%～80%为宜，以减小结构的非弹性变形。7.1.4.1试验需用的所有仪表安装完毕后，应进行系统调试，并在条件允许的情况下，尽快进行荷载试验。7.1.4.2试验现场仪表、设备应有必要的保护措施，以免仪器、设备受损或遗失。7.1.4.3试验仪器、仪表的安装人员应具有一定的经验，根据现场温度、湿度等条件选用相应仪器、仪表设备。7.2试验加载7.2.1应指派专人指挥加载车辆严格按照各加载方案位置进行试验加载。7.2.2为了获取结构试验荷载与变位的相关曲线及防止结构意外损伤，对主要控制截面试验荷载应分2～3级进行逐级加载，对于附加控制截面可以适当减少分级次数。6DB61/T916—20147.2.3加载时间间隔必须满足结构变形稳定对时间的要求，在前一荷载阶段结构应变或变位相对稳定后，方可进入下一荷载阶段。7.3试验加载观测与记录7.3.1采用计算机自动采集系统读数记录时，应利用系统实时监测功能对控制点的应变或位移进行监控，对测试结果异常现象应及时查明原因并采取补救措施。7.3.2采用人工读表时，仪表的测读应准确、迅速，并记录在专用的表格上，以便于资料的整理和计算。7.3.3每次观测应记录相应的工况、观测项目、时间及温度。7.3.4试验前应通过分级加载计算确定各荷载工况下主要控制截面测点的应变或变位理论计算值，加载过程中应及时将理论值与实测值进行比较。如实测值超过计算值，则应停止加载，待查明原因后确定是否继续荷载试验。7.3.5加载试验中应观测控制断面处裂缝情况，记录裂缝长度、宽度、间距、位置、方向及裂缝开展状况。7.4试验终止条件结构控制截面的变位、应变(应力)和裂缝的扩展，如果在未加到预计的最大试验荷载前达到或超过计算控制值，应立即停止继续加载。8试验数据处理与分析8.1理论计算原则8.1.1评定试验结果所采用的计算理论值应按试验前实测的结构实际尺寸、材料性能和静力条件等来确定。8.1.2对于新建桥梁结构或者经过桥面系加固改造后的桥梁，可根据混凝土铺装的实际技术状况考虑参与作用程度。8.1.3对预制单梁进行试验检测时，可暂不考虑混凝土铺装作用，设计荷载直接取为二期恒载效应、车辆作用(考虑冲击作用)及人群荷载作用之效应总和。8.1.4对多片式梁，在计算时，可采用空间模型或横向分布理论进行计算，横向分布宜采用刚(铰)接梁法。8.2分析参数8.2.1相对残余变形静力荷载试验主要测点的相对应变(或挠度)残余变形S,'应按照式(2)计算：……………(2)试中：S,'——相对应变(或挠度)残余变形；Sp——试验荷载作用下主要测点的实测残余应变(或挠度)值；DB61/T916—20147S,——试验荷载作用下主要测点的实测总应变(或挠度)值；S,计算中应分别按照式(3)、(4)扣除由于墩台支点沉降和温度变化等引起的数值。支点沉降量修正量c:c——测点的支点沉降影响量；1——A支点到B支点的距离；X——挠度测点到A支点的距离；a——A支点沉降量；b——B支点沉降量。式中各符号的意义见图1。…………………图1支点沉降量修正计算图示温度影响修正：T=T-△t.K,(4)T——温度修正后的测点加载测值变化；T——温度修正前的测点加载测值变化；△t——相应于T观测时间段内的温度变化，单位为摄氏度(℃),对应变宜采用构件表面温度，对挠度宜采用气温；K,——空载时温度上升1℃时测点测值变化量。如测值变化与温度变化关系较明显时，可采用多次观测的平均值。,式中△T为空载时某一时间区段内测点测值变化量；△t为相应于△T同一时间区段内温度变化量。8.2.2结构校验系数DB61/T916—20148静力荷载试验主要测点的校验系数ζ包括应力(应变)校验系数及挠度校验系数，应按照式(5)5——校验系数；Se——试验荷载作用下主要测点的实测弹性应变或挠度，Se=S,-Sp;Sc——试验荷载作用下主要测点的理论计算应变或挠度。8.2.3应变(挠度)关系曲线8.2.3.1对结构挠度或应变较大的测点，应绘制挠度或应变与荷载的关系曲线，以分析结构所处的工作状态。8.2.3.2绘制各加载工况下主要测点实测挠度或应变与相应的理论计算值的关系曲线。8.2.3.3绘制截面应变沿高度分布图。8.2.4横向分布曲线对于多梁式梁桥，应绘制结构挠度横桥向分布曲线，以分析其整体工作性能。8.2.5冲击系数8.2.5.1为反映试验车辆对测试截面的全程冲击作用，同时考虑测试的冲击系数能囊括其他截面的冲击特点，冲击系数宜按照按式(6)进行计算：Ymeani—“波峰”与“波谷”的中值；DB61/T916—20149k——时程曲线上有规律性波的个数。式中Ymaxi、Ymin意义见图2。T(s)图2冲击系数计算图示8.2.5.2绘制冲击系数与车速的关系曲线。8.2.5.3进行多次试验时冲击系数最终值可取各车速工况下的最大值。8.2.5.4在应变和挠度冲击系数不一致时，宜采用应变冲击系数。8.2.6自振频率8.2.6.1结构自振频率，采用以下三种方式测试：a)根据桥梁跳车激振试验测试的测点余振响应信号分析；b)根据脉动试验测试的测点随机振动响应信号分析；c)根据行车试验测试的测点动挠度或动应变余振曲线分析。8.2.6.2在自振频率计算时，应考虑桥面铺装的影响。8.2.6.3当激励荷载对结构振动具有附加质量影响时，如跳车激振试验，可按式(7)对结构自振频率进行修正：…………f。——结构的自振频率，单位为赫兹(Hz);f——有附加质量影响的实测自振频率，单位为赫兹(Hz);M——试验孔(联)的换算质量，单位为千克(kg);M——激励附加质量，单位为千克(kg)。8.2.7阻尼比桥梁结构的阻尼比，可根据跳车激振试验或行车试验得到的测点余振信号(振动衰减曲线)见DB61/T916—2014图3,利用自由衰减法按式(8)进行计算：A……(8)m——在振动衰减曲线上量取的波形数，一般为4～6个；A,——在振动衰减曲线上量取的第1个波形的幅值；A——在振动衰减曲线上量取的第i+m个波形的幅值。或利用半功率点带宽法从频谱图4中，按式(9)进行计算。fnfnffL,fH0.707mV0.2-0.80.40频率/HzDB61/T916—2014D,——测点阻尼比；………fn——共振频率(主频率)。9试验结果评定量测结构试验效率最大部位的结果满足以下全部条件，可认为桥梁满足使用要求：a)主要测点静力荷载试验校验系数ζ不大于1。主要测点静力荷载试验校验系数常值范围可参考附录B;b)量测的主要测点相对残余应变(或挠度)值Sp'不大于20%;c)试验荷载作用下裂缝扩展宽度不超过规范JTG/TJ21-2011表7.3.4的限制，且卸载后裂缝闭合宽度大于扩展宽度的2/3;d)主体结构的自振频率大于相应阶次的理论频率计算值；e)在试验荷载作用下，桥梁基础未发生不稳定的沉降变形。10荷载试验报告编制10.1经过荷载试验的桥梁应撰写桥梁荷载试验报告，报告应包括以下内容：a)桥梁概况；b)试验依据；c)试验的目的和内容；d)主要试验仪器；e)试验方案：包括试验孔的确定、静载试验、动载试验、测点布置及试验加载等内容；f)试验结果与分析：包括静载试验结果分析与动载试验结果分析；10.2桥梁荷载试验报告应附有必要的原始资料与图表，并应存入桥梁技术档案。DB61/T916—-2014(规范性附录)梁桥最大剪应力测点布置梁桥最大剪应力位置。可在这一点沿最大压应力或最大拉应力方向设置应变测点，距支座最近的