长寿大桥荷载试验方案

1、长寿大桥主桥静动载试验方案长寿大桥主桥静载试验方案一、桥梁工程概况长寿大桥位于长寿区城内，跨越长江支流桃花溪，桥梁全长224.556m，主跨为100m钢筋混凝土箱型拱，河街岸引桥为2×20m钢筋混凝土连续梁桥，关口岸引桥为3×20m钢筋混凝土连续梁桥，主桥及河街岸引桥位于直线内，关口岸引桥位于R=100m的圆曲线内。主拱圈为等截面悬链线无铰拱，采用C40混凝土管，计算跨径L0=100m，矢跨比L0/F0=1/6，设计拱轴线系数m=2.514，拱顶预拱度0.12m，桥横向由11片拱箱预制拼装形成，箱轴中距为1.50m，每箱底板宽度为1.46m，顶板宽度中箱为1.32m、边箱为

2、1.46m，拱圈横向宽度为16.60m，预制拱圈高1.60m，顶、底板厚度均为0.12m，预制边腹板厚度0.10m，预制中腹板厚均为0.05m。引桥采用普通钢筋混凝土连续箱梁，箱梁顶板宽为20.00m，厚0.20m，底板宽16.00m，厚0.20m，箱高1.60m，均为单箱5室。箱梁中肋宽0.30m，边肋宽0.40m，在距横梁5.00m处开始加宽，在横梁处肋宽0.60m。箱梁在支座处设计横梁，端横梁宽1.00m，墩顶中横梁宽1.50m。下部结构，0号桥台设计为石砌重力式U型桥台，桩基础，以承台连接；1号、4号、5号桥墩为桩柱式墩；2号、3号桥墩为混凝土重力式推力墩；6号桥台为石砌U型重力式桥台

3、，基础为片石混凝土扩大基础。桥面铺装采用0.24m等厚现浇C30防水混凝土，桥面垫层为0.10m等厚C20小石子混凝土。桥梁设计荷载为：汽车-超20级，挂车-120，人群3.50kN/；桥面净宽：2×2.50m（人行道）+15.00m（行车道）；桥孔布置：2×20m（连续箱梁）+100m（箱形拱）+3×20m（连续箱梁）。图1 桥梁立面图二、试验依据1、 中华人民共和国交通部颁大跨径混凝土桥梁的试验方法；2、 中华人民共和国交通部颁标准公路工程技术标准(JTG B01-2003)；3、 中华人民共和国交通部颁标准公路桥涵设计通用规范（JTJ 021-89）；4、

4、中华人民共和国交通部颁公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTJ 023-85）5、 公路砖石及混凝土桥涵设计规范（JTJ 022-85）；6、 试验桥梁相关设计文件；7、 长寿大桥主桥荷载试验检测合同书 按交通部颁发大跨径混凝土桥梁的试验方法规定的评价指标和有关理论计算资料对试验观测结果进行分析评定。三、试验目的通常，对建成竣工后的公路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主要依据之一。本次试验的目的主要包括：1、检验试验桥跨结构的实际承载能力、结构变形及抗裂性能是否满足有关技术规范要求，并结合理论计算分析结果，评定试验桥跨结构目前的技术

5、状态是否满足设计要求。2、寻求桥梁结构的整体变形规律，了解结构的实际受力状况和工作状况，为日后桥梁运营、养护及管理提供依据。3、通过动力荷载试验，测定主桥结构的动力特性和动力响应，评价结构的动力性能。四、主要检测内容1、结构检查(1) 主拱圈测试截面附近区域表观检查；(2) 利用现有条件，对主拱圈拱背、拱座等部位进行观测；(3) 主拱圈线形测量。2、静载试验(1) 相应试验工况作用下，测试截面应力（应变）检测；(2) 相应试验工况作用下，测试截面挠度检测；(3) 试验桥跨纵向挠度分布检测；(4) 相应试验工况作用下，测试截面附近裂缝观测；(5) 试验加载过程中，异常现象观测。五、试验桥跨、测试

6、截面以及测点布置1、试验桥跨选定根据委托要求，结合试验桥梁的规模、受力特点，确定静载试验桥跨和测试截面数量，见下表。表1 长寿大桥静载试验桥跨和截面信息一览表桥梁名称结构形式静力试验选取桥跨位置试验桥跨数测试截面数长寿大桥100m悬链线箱板拱桥长寿大桥主桥142、应力测试截面和测点布置根据结构计算结果确定大桥应力测试截面位置，在应力测试截面选定时，考虑了主拱圈横隔板、拱上垫梁局部加强作用的影响。大桥静载试验应力测试截面布置见图1，测试截面汇总见表2，各截面测点布置见表2。图1中J2、J4截面也作为动载试验测试截面。J4J3J2J1图2 长寿大桥应力测试截面位置示意图表2 长寿大桥应力（应变）测

7、试截面汇总桥梁名称测试截面编号长寿大桥J1J2（L/4）J3（3L/8）J4（拱顶）图3 长寿大桥主桥拱圈截面应变测点布置示意图上游说明：图2.1图2.5中，“ ”标记为混凝土表面应变片测点。2、挠度测点布置和测点布置为考察试验荷载作用下主拱圈的变形规律（包括最大挠度和挠度纵向分布以及偏载系数），静载试验共布置7个挠度测试截面，详见图3，每截面布置2个测点，采用精密水准仪检测。F7F6F5F3F2F1F4 说明：“ ”为水准挠度测试截面。图3 长寿大桥静力试验挠度测试截面布置示意图六、检测方法和检测仪器（一）结构表观检查结构表观检查内容包括：(1) 测试截面原有裂缝以及表观缺陷测量和观测；(2

8、) 在不专门搭设支架或挂篮的情况下，利用现有条件，对主拱圈拱背、垫梁、拱上立柱、桥面板等进行表观检查和观测，主要观测内容包括裂缝以及混凝土表面的渗水、孔洞、混凝土疏松、麻面、露筋等表观缺陷。如分析缺陷，则记录缺陷部位、范围以及特征等信息，对于裂缝则记录裂缝长度、宽度、分布特征等信息，必要时绘制裂缝分布图。另外，对桥面栏杆进行检查，检测是否有破损、缺少等现象。结构表观检查设备包括裂缝宽度测定仪、卷尺、直尺等。（二）主桥主拱圈线形测量采用免棱镜高精度全站仪对主拱圈进行线形测量，测点布置见图4。在主拱圈上缘共布置17个线形测试截面，每个截面分别在上游侧和下游侧各布置1个测点。通过测量各测点的空间坐标

9、，得到主拱圈纵向线形和横向位置。说明：“ ”为主拱圈线形测点。图4 长寿大桥主拱圈线形测点布置（三）静载试验测试方法1、挠度采用精密水准仪测量，测点布置在各截面的上、下游两侧，测试分辨率为±0. 1mm。2、大桥主拱圈应变测点均布置在相应测试截面的表面上，采用大标距（80mm）应变片和静态应仪采集数据，测试分辨率为±1×106。根据实测应变以及材料的弹性模量理论值换算测点应力。3、主拱圈拱上简支跨应变测点布置在跨中截面下缘的纵向主筋上，采用小标距应变片(3mm)和应变仪采集数据。4、裂缝采用肉眼观测，用裂缝宽度检测仪测定缝宽，测试分辨率为±0.02mm。

10、（四）主要检测仪器1、BX120-80AA应变片；2、BX120-3AA应变片；3、DSZ2+FS1精密水准仪，分辨率±0.1mm；4、GPT7001L（或SET1130R3）免棱镜全站仪，测距分辨率±0.1mm，测角分辨率±1秒；5、YE2539高速静态应变仪，测试分辨率±1×106；6、TDS-602多功能数据采集器（包括SSW-50C扫描箱），测试分辨率±1×106；7、SW-LW-101裂缝宽度观测仪，测试分辨率±0.02mm；8、YE14105高灵敏加速度计；9、DH5937/38动态信号采集及分析系统；

11、10、相机、望远镜、圈尺、直尺、通讯联络用对讲机及其它辅助设备等。七、静力试验加载1、设计控制荷载按照设计荷载（公路-II，人群2.5kN/m2），用2车道进行纵向最不利布载，并按规范跨径折减系数（0.97）以及冲击系数（大桥基频为0.881Hz，冲击系数取1.05），计算控制截面的内力值（弯矩）并以此作为试验加载的依据。图6.16.4为主拱圈J1J4截面的弯矩影响线。图5.1 J1 截面弯矩影响线图5.2 J2 截面弯矩影响线图5.3 J3 截面弯矩影响线图5.4 J4 截面弯矩影响线2、试验荷载以设计正常使用荷载作为加载控制，按控制截面内力（弯矩）等效原则进行布载，并使控制截面的试验荷载效

12、率满足检测规程的要求。加载车辆规格以及数量根据结构分析以及荷载等效计算结果确定。正式试验前，对所有加载车辆均要进行过磅称重，根据加载车辆的实际称重结果对车辆进行编组，确定各加载工况车辆的加载位置，以保证试验荷载效率在合理的范围之内。图7为试验车辆示意图，表3为试验车辆参数表，表4为试验桥梁荷载效率表。 a b 图 6 加载车辆参数示意图表3 加载车辆数量、参数规格要求桥梁名称车辆规格用车量（台）前后轴距a(m)后轴距车尾距离b(m)前轴重（t）后轴重（t）横向轮距长寿大桥东风等双轴车64.0左右2.06.023.01.80说明：1、车辆过磅以总重为主要控制，轴重分配应与表3尽量一致；2、轴重误

13、差应控制在1吨以内，6台加载车的总重偏差应控制在±2%以内，即6×29±3.5吨。3、加载车过磅完毕，需及时提供车辆过磅单，过磅单中应有车辆牌号、前轴重、中-后轴重、总重、过磅员签字、过磅单位印章等信息。3、静力荷载效率长寿大桥主桥静力加载工况共8个，静力试验荷载效率见表4。表4 长寿大桥试静力验荷载效率（试验设计值）工况序号工况名称用车量设计控制值kN-m试验计算值kN-m荷载效率1主拱圈J1截面（拱脚）最大正弯矩 611224.810907.00.972主拱圈J1截面（拱脚）最大负弯矩 6-13036.8-12790.20.983主拱圈J2截面（L/4）最大正

14、弯矩 68426.58175.20.974主拱圈J2截面（L/4）最大负弯矩 6-6208.1-6001.60.975主拱圈J3截面（3L/8）最大正弯矩 47821.87659.40.986主拱圈J3截面（3L/8）最大负弯矩 4-5480.0-5402.20.997主拱圈J4截面（L/2）最大正弯矩21274.91200.00.94说明：拱上简支跨J5截面（L/2）最大正弯矩加载工况，两台加载车的后轴重应达到24吨。采用桥梁博士有限元软件，对结构分析结果进行复核比较，其中控制截面的内力比较结果见表5。表5 控制截面计算复核比较结果工况控制内力比值（M1/ M2）相对偏差控制M1（kN

15、83;m）主拱圈J1截面（拱脚）最大正弯矩 11224.81.00-0.2%主拱圈J1截面（拱脚）最大负弯矩 -13036.81.01-1.1%主拱圈J2截面（L/4）最大正弯矩 8426.50.990.6%主拱圈J2截面（L/4）最大负弯矩 -6208.10.946.1%主拱圈J3截面（3L/8）最大正弯矩 7821.80.954.8%主拱圈J3截面（3L/8）最大负弯矩 -5480.00.955.0%主拱圈J4截面（L/2）最大正弯矩 6842.01.01-0.8%4、荷载布置拱顶截面图7.1 J1截面M+max、J2截面Mmax、J3截面Mmax偏上游侧加载拱顶截面图7.2 J1截面M+

16、max、J2截面Mmax、J3截面Mmax横向对称加载务川拱顶截面 图7.3 J1截面Mmax、J2截面Mmax偏上游侧加载拱顶截面图7.4 J1截面Mmax、J2截面Mmax横向对称加载（选做）拱顶截面图7.5 J3截面Mmax偏上游侧加载拱顶截面图7.6 J4截面Mmax偏上游侧加载务川拱顶截面图7.7 J4截面Mmax横向对称加载（选做）J4截面图7.8 J4截面Mmax偏上游侧加载5、加载制度和加载控制（1）加载制度 预载正式加载前，在有控制的条件下，对各试验加载截面进行约1/22/3满载的预载。 加载方式a、 根据现场加载条件，采用单次逐级递加到控制荷载，然后一次性卸载的加载方法；b

17、、 事先在桥面上标注各加载工况的车辆纵、横向位置、车辆编号、车辆行进方向；c、试验加载位置和加载车辆数量按内力等效的方法确定法并使试验荷载效率满足相关检测规范的要求；d、正式加载按预先确定方案进行，并在加载过程中对控制截面的结构响应进行监测，如试验过程中出现异常情况，则按终止荷载试验的条件进行控制。 加载分级为保证加载安全，对试验控制荷载进行分级加载:a、加载分级根据加载车辆数量、车辆载重确定，拟分34级进行加载，具体分级为零载、试验控制荷载的40%、70%、100%左右，加载分级的调整根据前几级荷载作用下结构实测响应的大小等因素确定，以确保安全为基本原则；b、为控制加载时间，减少由于时间效应

18、带来的测试误差，卸载不进行分级，即采用一次性卸载的方法。2、加载控制为保证加载安全，试验过程中随时将关键部位的实测值与计算值、规范允许值进行比较，及时掌握桥梁结构的工作状态，对加载过程进行控制。在加载过程中出现以下情形时考虑终止加载，或暂停加载待查明原因后再恢复试验。(1) 加载过程中，控制部位的实测值与理论值严重不符；(2) 控制部位的实测值超规范限值较多；(3) 桥梁出现异常现象，并有不断加剧的趋势；(4) 加载过程中，超过规范允许宽度的裂缝增多，对结构的寿命可能造成明显影响时；(5) 桥梁出现其它危险状态。6、结构响应计算值试验荷载作用下，各控制截面的挠度及应变响应计算值见表6和表7。表

19、6 试验荷载作用下各截面应力（应变）响应计算值工况J1（正弯矩）J1（负弯矩）J2（正弯矩）J2（负弯矩）J3（正弯矩）J3（负弯矩）J4（正弯矩）控制内力控制值M(kN·m)11529.0-13395.58663.6-6376.48042.5-5630.07037.4控制值N(kN)2194.41715.01154.82304.51794.71729.51943.6试验内力试验值M(kN·m)10907.0-12790.28175.2-6001.67659.4-5402.26629.6试验值N(kN)1815.61845.61269.41922.61278.81918.2

20、1588.2荷载效率0.950.950.940.940.950.960.94截面参数A（m2）8.5728.5727.8027.8027.8027.8027.802I（m4）6.8576.8576.1466.1466.1466.1466.146Ys(m)1.2441.2441.2441.2441.2441.2441.244Yx(m)1.2561.2561.2561.2561.2561.2561.256计算应力（MPa）上缘应力-2.1912.105-1.8170.968-1.7140.847-1.545下缘应力1.786-2.5581.508-1.4731.401-1.3501.151计算应变

21、(1×106)上缘应变-6361-5328-5025-45下缘应变52-7444-4341-3933表7 试验荷载作用下各截面挠度响应计算值 挠度单位：mm测点编号J1（正弯矩）J1（负弯矩）J3（正弯矩）J4（正弯矩）F1-4.626.052.06-1.22F2-12.0415.548.96-0.57F3-9.2711.2711.564.89F43.43-1.702.517.52F514.25-11.20-7.191.45F612.42-11.26-9.10-3.51F73.30-3.92-3.45-2.08八、试验组织及安全措施(一) 试验组织为保证荷载试验的顺利进行，对工作人员

22、进行如下分工：1、设试验指挥1名，负责加载、卸载、仪器测读、交通控制等指令的分布；2、电测组由2人组成，负责静、动力试验的电测数据采集及监测；3、挠度和变位测量组由2人组成，负责静力试验的变形数据采集及监测；4、车辆引导组由2人组成，具体负责车辆调度、引导、就位以及加载信息的记录；5、其它辅助人员约6人；6、保持试验现场工作人员通讯的畅通，以保证试验指令和反馈信息的通畅。 (二) 安全措施1、各位工作人员要坚守岗位，测试人员要随时监测结构的响应情况；2、在荷载试验期间，检测人员如发现数据或结构异常，要及时向试验指挥汇报，并暂时终止加载，待查明原因后再确定是否继续进行试验；3、工作人员按有关安全作业的规定进行操作，确保人身安全；4、静力试验加载期间，不允许其他车辆通过桥梁，原则上不允许非工作人员通行（特殊情况除外）；5、动载行车和刹车试验，不允许其他车辆和非工作人员在跑车车道上通行；6、与配套方做好协调和沟通工作，确保供电和照明设备的正常工作。九、附件：记录表格荷载试验加载车辆过磅单桥梁名称： 过磅地点： 过磅时间： 年 月 日 车辆试验编号车牌号车辆规格前-后（前-中）轴距 a (m)中-后轴距 b (m)