兰草溪大桥荷载试验方案(修改)

1、兰草溪大桥桥梁荷载试验方案重庆市建设工程质量检验测试中心2011年2月目 录1 工程概况12静载试验的性质与目的13 试验依据34 载试验设计35 桥梁静载试验实施方案86桥梁动力试验187 主要试验设备208 协作方有关准备工作219检测工期安排212兰草溪大桥荷载试验方案1 工程概况兰草溪大桥向东通往长岭岗隧道，跨越低洼山谷。桥梁为左右两幅分离三联设计，左幅立面布置为（235+40+235）+（35+340+35）+（235+40+35+30）米的预应力混凝土连续箱梁桥，右幅立面布置为（235+40+235）+（235+240+35）+（235+240+35+30）米的预应力混凝土连续箱梁

2、桥， 全桥上部结构均采用部分预应力A类构件设计和后张法施工。单幅桥面宽度为3.0m(人行道)+ 12m（车行道）+ 0.5m(防撞护栏)=15.5m，沥青混凝土桥面铺装。较高墩柱采用H型矩形双柱设计，较矮墩柱为型墩柱。左右幅桥台均采用重力式U型台。桥墩基础采用人工挖孔桩。箱梁采用C50混凝土，台帽采用C40混凝土，桥墩、桩基、挡块、台帽、承台、搭板采用C30混凝土；桥台台身采用C25片石混凝土，护栏采用C25混凝土。 桥梁设计荷载：城-A级，人群荷载3.5kN/m2。桥梁立面示意图如图1-1、1-2所示。 2静载试验的性质与目的本桥试验的性质为工程验收的荷载试验。试验目的包括：（1）检验桥梁主

3、体结构受力状况和承载能力是否符合设计要求。（2）检验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，刚度和变形提供资料，同时也为评价工程的施工质量、设计的可靠和合理性以及竣工鉴定提供可靠依据。24图1-1 兰草溪大桥左幅立面示意图（cm）图1-2 兰草溪大桥右幅立面示意图（cm）3 试验依据本次桥梁试验工作依据、参照下列规范及技术文件执行：1） 兰草溪大桥施工图（林同棪国际工程咨询有限公司、重庆市市政设计研究院，2007.12）2） 大跨径混凝土桥梁的试验方法（“铁组”YC4-4/1978科研专题）；3） 公路工程技术标准（JTG B01-2003）；4） 公路桥涵设计

4、通用规范（JTG D60-2004）；5） 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）；6） 城市桥梁设计荷载标准（CJJ77-98）；7） 城市桥梁工程施工与质量验收规范（CJJ 2-2008）；8） 公路桥涵地基与基础设计规范（JTJ024-85）；9） 建筑结构检测技术标准（GB/T 50344-2004）；10） 相关设计文件。4 载试验设计4.1 静载试验内容根据竣工荷载试验的性质和本桥的结构受力特点，静载试验是对连续箱梁施加静力试验荷载并进行相关的结构性能测试。本次静载试验拟进行以下项目：（1）箱梁控制截面的混凝土应力测试； （2）箱梁控制截面处的挠度测试

5、（包括支座位移测试）；（3）观测箱梁、桥墩裂缝情况及其发展。4.2 试验跨孔选择及试验工况根据桥梁结构特点，分别对左、右幅桥梁进行试验，确定20个试验加载截面，各试验工况见表4-1。表4-1 试验工况表试验桥梁工况编号试验截面备注左幅桥第一联工况一（01）35m跨最大正弯矩截面靠防撞栏杆侧布载工况二（23）40m跨最大正弯矩截面靠防撞栏杆侧布载工况三1#墩顶最大负弯矩截面靠防撞栏杆侧布载第二联工况四（56）35m跨最大正弯矩截面靠防撞栏杆侧布载工况五（56）35m跨最大正弯矩截面靠人行道侧布载工况六（89）40m跨最大正弯矩截面靠防撞栏杆侧布载工况七6#墩顶最大负弯矩截面靠防撞栏杆侧布载第三联

6、工况八（1011）35m跨最大正弯矩截面靠防撞栏杆侧布载工况九（1213）40m跨最大正弯矩截面靠防撞栏杆侧布载工况十13#墩顶最大负弯矩截面靠防撞栏杆侧布载右幅桥第一联工况一（01）35m跨最大正弯矩截面靠防撞栏杆侧布载工况二（23）40m跨最大正弯矩截面靠防撞栏杆侧布载工况三1#墩顶最大负弯矩截面靠防撞栏杆侧布载第二联工况四（78）40m跨最大正弯矩截面靠防撞栏杆侧布载工况五（910）35m跨最大正弯矩截面靠防撞栏杆侧布载工况六9#墩顶最大负弯矩截面靠防撞栏杆侧布载第三联工况七（1011）35m跨最大正弯矩截面靠防撞栏杆侧布载工况八（1011）35m跨最大正弯矩截靠人行道侧布载工况九（12

7、13）40m跨最大正弯矩截面靠防撞栏杆侧布载工况十11#墩顶最大负弯矩截面靠防撞栏杆侧布载4.3 测点布置4.3.1 箱梁挠度测点布置箱梁竖向挠度测点布置：分别在图4-1、图4-2所示左右幅箱梁桥各加载截面、两端支座截面设置挠度测点，采用精密电子水准仪测读荷载作用下桥面挠曲变形，需做偏载试验的跨孔分别在行车道靠防撞栏杆一侧、行车道靠人行道一侧布置测点，其他各跨测试截面测点在行车道靠防撞栏杆一侧设置，共设置挠度测点断面42个，布置测点44个。4.3.2 应变测点分别在图4-3、4-4所示左右幅桥梁各加载截面设置应变测点，应变测量采用安装混凝土表面应变计的方式测试。各截面应变测点具体布置如图4-5

8、、图4-6所示，共计18个测试截面，共计60个测点。图4-5 跨中截面应变测点布置示意图图4-6 墩顶截面应变测点布置示意图图4-1 兰草溪大桥左幅桥挠度测试截面示意图（cm）图4-2 兰草溪大桥右幅桥挠度测试截面示意图（cm）图4-3 兰草溪大桥左幅桥应变测试截面示意图（cm）图4-4 兰草溪大桥右幅桥应变测试截面示意图（cm）5 桥梁静载试验实施方案5.1 静载试验荷载的确定原则本次静载试验施加的试验荷载是由车辆荷载组成，即采用满足载重量要求（重约300KN）的汽车进行加载。就某一检验项目而言，其所需的车辆数，根据设计荷载产生的该检验项目的最不利效应值按下式所定的原则等效换算而得。0. 8

9、1.0 式中： 为静力试验荷载效率； Sstate为荷载试验作用下某一检验项目最大计算效应； S为设计控制荷载作用下该检验项目的最不利计算效应值； 为规范采用的冲击系数。5.2 设计控制荷载依据现行规范及设计资料，桥跨结构由城-A控制设计。5.3 加载车辆本试验采用总重为300kN汽车作为试验荷载（车型立面示意图见图5-1，车辆参数如表5-1）。需提前落实车辆以及车辆载重事宜，并提供车皮载重后可满足加载要求后的过磅单（加盖称重单位印章）。图5-1 试验用车示意图表5-1 加载车辆参数表项 目参 数 要 求加载车数量（台）9台前后轴距a（m）3.80前轴重（t）6.0中、后轴重（t）12.0整车

10、总重（t）30.0后轴重允许误差（t）0.5总重允许误差（t）0.55.4 加载程序及持续时间桥梁预压采用2辆加载车，横桥向对称并排由一端桥头出发，过桥进行预加载试验，汽车行驶控制车速为5km/h。正式加载时，每个试验工况分三级加载，一级卸载。在同一级荷载作用期间，梁体在最后5分钟内的变位（应变）增量小于前一个5分钟内变位（应变）增量的15%，或小于所用量测仪器的最小分格值，可认为其变位（应变）达到相对稳定，方可进入下一级加载。5.5车辆加载位置（1）车辆横向布置靠人行道侧及防撞栏杆侧车辆横向布置分别如图5-2、图5-3所示。图5-2 车辆加载横向布置图1(单位：mm)图5-3 车辆加载横向布

11、置图2(单位：mm)（2）车辆纵向布置本次静载试验施加的试验荷载是由车辆荷载组成。就某一检验项目而言，其所需的车辆数及加载位置，根据设计荷载产生的该检验项目的最不利效应值按一定的荷载效率等效换算而得到。经计算分析，确定左幅桥工况一工况十各级荷载车辆加载纵向位置如图5-4图5-12所示，右幅桥工况一工况十各级荷载车辆加载纵向位置如图5-13图5-21所示，各工况分3级加载，一级卸载。荷载效率计算如表5-2所示。表5-2 试验荷载效率表桥跨工况编号试验截面用车数量荷载效率左幅桥工况一（01）35m跨最大正弯矩截面60.92工况二（23）40m跨最大正弯矩截面60.87工况三1#墩顶最大负弯矩截面9

12、0.99工况四（56）35m跨最大正弯矩截面60.92工况五（56）35m跨最大正弯矩截面60.92工况六（89）40m跨最大正弯矩截面60.89工况七6#墩顶最大负弯矩截面90.95工况八（1011）35m跨最大正弯矩截面60.92工况九（1213）40m跨最大正弯矩截面60.87工况十13#墩顶最大负弯矩截面90.99右幅桥工况一（01）35m跨最大正弯矩截面60.92工况二（23）40m跨最大正弯矩截面60.87工况三1#墩顶最大负弯矩截面90.99工况四（78）40m跨最大正弯矩截面60.87工况五（910）35m跨最大正弯矩截面60.90工况六9#墩顶最大负弯矩截面90.95工况七（

13、1011）35m跨最大正弯矩截面60.92工况八（1011）35m跨最大正弯矩截60.92工况九（1213）40m跨最大正弯矩截面60.87工况十11#墩顶最大负弯矩截面90.99图5-4 左幅桥工况一最终加载位置示意图(单位：mm)图5-5 左幅桥工况二最终加载位置示意图(单位：mm) 图5-6 左幅桥工况三最终加载位置示意图(单位：mm)图5-7 左幅桥工况四、五最终加载位置示意图(单位：mm)图5-8 左幅桥工况六最终加载位置示意图(单位：mm)图5-9 左幅桥工况七最终加载位置示意图(单位：mm)图5-10 左幅桥工况八最终加载位置示意图(单位：mm)图5-11 左幅桥工况九最终加载位

14、置示意图(单位：mm) 图5-12 左幅桥工况十最终加载位置示意图(单位：mm)图5-13 右幅桥工况一最终加载位置示意图(单位：mm)图5-14 右幅桥工况二最终加载位置示意图(单位：mm) 图5-15 右幅桥工况三最终加载位置示意图(单位：mm)图5-16 右幅桥工况四最终加载位置示意图(单位：mm)图5-17 右幅桥工况五最终加载位置示意图(单位：mm)图5-18 右幅桥工况六最终加载位置示意图(单位：mm)图5-19 右幅桥工况七、八最终加载位置示意图(单位：mm)图5-20 右幅桥工况九最终加载位置示意图(单位：mm) 图5-21 右幅桥工况十最终加载位置示意图(单位：mm)5.6静

15、荷载试验中止条件 在试验过程中，出现以下情况中的任一种情况则应终止试验并且及时上报领导小组，研究对策。* 控制测点的应力值超过计算值，且达到或超过按规范安全条件要求反算的控制应变值。 * 控制测点的变位，超过设计的容许值。 * 桥梁受力部位上发生损伤，影响结构承载能力和正常使用。6桥梁动力试验6.1动载试验概述桥梁结构的动载试验是利用某种激振方法激起桥梁结构的振动，测定桥梁结构的固有频率、阻尼比、振型、动力冲击系数、动力响应（加速度、动挠度）等参量的试验项目，从而宏观地判定桥梁结构的整体刚度与运营性能。桥梁结构的动力特性如固有频率、阻尼系数和振型等，它们只与结构本身的固有性质如结构的组成形式、

16、刚度、质量分布、支撑情况和材料性质等有关，而与荷载等其他条件无关。结构的动力特性是结构振动系统的基本特征，是进行结构动力分析所必须的参数。另一方面，桥梁结构在实际的动荷载作用下，结构各部位的动力响应如振幅、应力、位移、加速度等，不仅反映了桥梁结构在动荷载作用下的受力状态，也反映了动力作用对司机、乘客舒适性的影响。桥梁结构的动载试验，就是要从大量的实测数据信号中，揭示桥梁结构振动的内在规律，综合评价桥梁结构的动力特性。6.2试验任务桥梁结构的动载试验的基本任务：（1）测定结构的动力特性，如测定桥梁结构或结构构件的自振频率、阻尼特性等。（2）测定结构在动荷载作用下的强迫振动响应，如测定桥梁结构或结

17、构构件在车辆荷载作用下的振幅等。6.3试验内容动载试验的测试内容包括地脉动测试、跑车测试、跳车测试、刹车测试。试验时，从动力响应小的测试项目做起，即先进行地脉动测试，再进行车速由小到大的跑车测试，最后进行车速由小到大的刹车测试。（1）地脉动试验地脉动试验是：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，通过高灵敏度动力测试系统测定桥址处风荷载、地脉动、水流等随机荷载激振而引起桥跨结构的微小振动响应，测得结构的自振频率和阻尼比等动力学特征。（2）跑车试验跑车试验是强迫振动法的一种。采用试验车辆以不同的行驶速度通过桥梁，使桥梁产生不同程度的强迫振动，简称“跑车试验”。由于桥面的平整度具有一定

18、的随机性，所以由跑车引起的振动也是随机的，当试验车辆以某一速度通过时，所产生的激振力频率可能会与桥梁结构的某阶固有频率比较接近，桥梁结构便产生类共振现象，此时桥梁各部位的振动响应达到最大值。在车辆驶离桥跨后，桥梁做自由衰减振动。这样就可以从记录到的波形曲线中分析得出桥梁的动力特性。在试验时，根据桥梁结构的设计行车速度，3辆试验车辆以20km/h、40km/h、60km/h的速度进行跑车试验。（3）刹车试验试验时，让3辆试验车分别以20、40km/h的速度行驶到桥梁测点位置实施紧急刹车，使其产生较大的制动力及对桥梁产生一定的冲击作用，测定桥梁所布测点的最大动挠度及最大纵向位移。6.4测点设置分别在试验桥梁边跨、中跨跨中截面设置一个拾振器，进行动载试验。 测试截面如表6-1所示。表6-1 动力试验截面表试验桥梁试验截面备注左幅桥