第四章桥梁结构检测

1、第四章 桥梁结构(jigu)检测4.1 概述(i sh) 桥梁试验是对桥梁原型结构或桥梁模型结构直接进行的科学试验工作，包括试验准备、理论计算、现场试验、分析整理等内容的一系列工作。桥梁原型试验也称之为桥梁检测，其目的是通过试验，掌握桥梁结构在试验荷载作用下的实际工作状态，判定桥梁结构的承载能力和使用条件，检验设计与施工质量；桥梁模型试验的目的是研究结构的受力行为，探索结构的应力、应变的内在规律，为设计施工服务。目前，桥梁工程的试验技术日益受到人们的重视，并不断得到发展和提高。共二十九页第四章 桥梁(qioling)结构检测4.1 概述(i sh) 桥梁试验的任务主要包括： 1. 确定新建桥梁

2、结构的承载能力和使用条件。 2. 评估既有桥梁的使用性能和承载能力。为既有桥梁养护、加固、改建或限载对策提供科学的依据。这对于缺乏完整技术资料的既有桥梁更为必要。 3. 研究结构(构件)的受力行为，总结结构受力行为的一般规律。共二十九页第四章 桥梁结构(jigu)检测4.1 概述(i sh) 桥梁试验的分类：按照试验的目的与要求分类，可分为科学研究性试验和生产鉴定性试验。研究性试验的目的是为了建立或验证结构设计计算理论和经验公式，或验证某一结构理论体系中的科学假设判断的可靠性。一般把对结构或构件的主要影响因素作为试验参数，试验结构的设计与数量均应按照具体研究目的的需要确定。研究性试验一般多采用

3、模型结构，在专门的实验室内进行，利用特定的加载装置，以消除或减少外界因素的干扰影响，同时突出所要研究的主要因素。通过系统的模型试验，对测试资料数据加以分析论证，从而揭示出具有普遍意义的规律。共二十九页第四章 桥梁结构(jigu)检测4.1 概述(i sh) 桥梁试验的分类：生产鉴定性试验具有直接服务于生产实践的意义，一般以原型结构作为试验对象，在现场进行试验，根据一定的规范、标准的要求，按照有关设计文件，通过试验来确定结构的实际承载能力、使用性能和使用条件，检验设计施工质量，提出桥梁养护、加固、改建、限载对策，有效地保证桥梁结构的安全使用。也称之为桥梁检测，包括静载试验、动载试验、无损检测与长

4、期监控测试四个方面。共二十九页第四章 桥梁结构(jigu)检测4.1 概述(i sh) 桥梁试验的分类： 根据试验荷载作用的性质，桥梁试验可分为静载试验和动载试验。桥梁静载试验是将静止的荷载作用在桥梁上的指定位置而测试结构的静力位移、静力应变、裂缝等参量的试验项目，从而推断桥梁结构在荷载作用下的工作性能及使用能力。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、行车响应等参量的实验项目，从而判断桥梁结构的整体刚度、行车性能。共二十九页第四章 桥梁(qioling)结构检测4.1 概述(i sh) 桥梁试验的分类： 就试验对结构产生的后果来说，桥

5、梁试验可分为破坏性试验和非破坏性试验。一般情况下，鉴定性试验多为非破坏性试验。但在某些情况下为了达到预定的试验目的，往往需要进行破坏性试验，以掌握试验结构由弹性阶段进入塑性阶段甚至破坏阶段时的结构行为、破坏形态等试验资料。破坏试验一般均以模型结构为对象，在实验室内进行，以便能够较为方便可行地进行加载、控制、量测、分析，从而总结出具有普遍意义的规律，推广应用于原型结构。共二十九页第四章 桥梁(qioling)结构检测4.1 概述(i sh) 桥梁试验的分类： 按试验持续时间的长短，可分为长期试验和短期试验。鉴定性试验与一般性的研究试验多采用短期试验方法，只有那些必须进行长期观测的现象，如混凝土结

6、构的收缩和徐变性能、桥梁基础沉降等，才采用长期试验方法。此外，对于大型桥梁结构或新型桥梁结构常常采用长期观测或组织定期的检测，以积累这些结构的长期使用性能的资料。共二十九页第四章 桥梁结构(jigu)检测4.1 概述(i sh) 桥梁结构检测的三个阶段：准备规划阶段是桥梁检测顺利的必要条件。加载与观测阶段是整个检测工作的中心环节。分析总结阶段是对原始测试资料进行综合分析的过程。共二十九页第四章 桥梁(qioling)结构检测4.2 桥梁(qioling)结构地基基础检测4.2.1 地基承载力检测粘性土和黄土地基：在现场取有代表性的土样进行土工试验，得到地基土的物理力学指标，由规范求出承载力。老

7、粘性土和残积粘性土地基：取土样进行压缩试验，求得土样压缩模量再确定容许承载力。一般粘性土和新近沉积粘性土地基：测土样含水量、湿容重、液限、塑限和颗粒密度，求出土样天然孔隙比和液性指数，再确定容许承载力。新近堆积黄土地基：按土含水比确定容许承载力；一般新黄土地基：按天然含水量和液限比确定容许承载力；共二十九页第四章 桥梁(qioling)结构检测4.2.2 基桩(j zhun)承载力检测 确定基桩承载力的检测方法有两种，一种是静荷载试验，另一种是各种桩的动测方法。静荷载试验是确定基桩承载力最可靠的方法，本书主要介绍静荷载试验方法和基桩高应变动力检测法。 共二十九页第四章 桥梁(qioling)结

8、构检测4.2.2.1 基桩(j zhun)垂直静载试验 垂直静载试验是在试桩顶上分级施加静荷载直到土对试桩的阻力破坏时为止，从而求得桩的容许承载力单桩的下沉量。按现行地基基础规范：“单桩承载力宜通过现场静载试验确定，在同一条件下试桩数量不宜少于总桩数的1，并不少于3根”。 就地灌注桩的静载试验应在混凝土强度达到能承受预定破坏荷载后开始。斜桩作静载试验时，荷载方向应与斜桩轴线相同。共二十九页第四章 桥梁结构(jigu)检测4.2.2.1 基桩(j zhun)垂直静载试验1. 加载装置(1)基本要求：首先要求安全可靠，保证有足够的加载量，其次从节约材料、少用经费、取用方便、缩短筹备时间等方面进行比

9、较，选用合适的加载系统。(2)加载量的确定：荷载系统的加载能力至少不低于破坏荷载或最大加载量的1.5倍，最好能达到1.52.0倍。(3)反力装置：反力装置是加载系统中最主要的组成部分，对它应事先作好周密的设计。多采用液压千斤顶、锚桩、横梁等设备加荷 。共二十九页第四章 桥梁结构(jigu)检测4.2.2.1 基桩垂直(chuzh)静载试验123456789图4-1 锚桩反力梁加载装置1-锚桩，2-试桩，3-千斤顶，4-油压表，5-反力梁，6-穿强洞，7-小桃梁，8-半圆木，9-钢索共二十九页第四章 桥梁(qioling)结构检测4.2.2.1 基桩垂直(chuzh)静载试验2. 基准点与基准梁

10、的设置 基准点的设置应满足的条件：基准点本身不变动；没有被接触或遭破损的危险；附近没有振源；不受直射阳光与风雨等干扰；不受试桩下沉的影响。 基准梁一般采用型钢，其优点是有磁性、刚度大、便于加工、形状致，缺点是温度膨胀系数大。在受温度影响大的长期荷载试验时，测试精度会受很大影响。 共二十九页第四章 桥梁(qioling)结构检测4.2.2.1 基桩(j zhun)垂直静载试验2. 基准点与基准梁的设置 当量测桩位移用的基准梁采用钢梁时，为保证测试精度需采取下述措施：基准梁的一端固定，另一端必须自由支承；防止基准梁受日光直接照射；基准梁附近不设照明及取暖炉；必要时基准梁可用聚苯乙烯等隔热材料包裹起

11、来，以消除温度影响。共二十九页第四章 桥梁(qioling)结构检测4.2.2.1 基桩垂直(chuzh)静载试验3. 测试仪器装置 测量仪器必须精确，一般使用精度为1/20mm的光学仪器或力学仪器，如水平仪、挠度仪测力器(包括荷载传感器、拉应力传感器、电子秤、压力环等)、倾角仪、位移计等，如无此类仪器，可用千分表、游标卡尺、杠杆指针等，精确度至少为0.1mm。测量仪器一般应设24套，对称安装在试桩的两侧或四周。共二十九页第四章 桥梁结构(jigu)检测4.2.2.1 基桩(j zhun)垂直静载试验4. 试验加载方式 试桩加载应分阶段进行，每阶段加载重可以相等或者递变。每一阶段载重的大小，应

12、按试验要求的精确度决定：等重加载时，一般为预计极限载重量的；递变加载时，开始阶段为；终了阶段为。 下沉量观测间隔时间，视桩尖土质和每阶段载重量而定。一般可按累计、观测一次，以后每隔观测一次，粘性土在后阶段可延长到每小时测读一次，每阶段的测读间隔次数不少了5次。每一阶段载重的下沉量，在下列时间内，如不大于0.1mm，即可视为休止。共二十九页第四章 桥梁(qioling)结构检测4.2.2.1 基桩垂直(chuzh)静载试验5. 破坏载重、极限载重及容许载重的确定 (1)破坏载重：当试桩全部下沉量已大于40mm，同时这一阶段下沉量大于前一阶段下沉量的5倍，或者这一阶段的下沉量大于前一阶段下沉量的2

13、倍但下沉在24h内仍不休止时，其荷载即为破坏荷载(此标淮不适用于对下沉量有特殊规定者)。(2)极限载重：在破坏载重前一阶段的累计载重为极限载重。(3)容许载重：极限载重除以安全系数为容许载重。如因结构上对桩的下沉量有特殊要求时，则应按下沉量确定容许载重。共二十九页第四章 桥梁结构(jigu)检测4.2.2.1 基桩垂直(chuzh)静载试验6. 试验操作注意事项 (1)利用已完成的桩作锚桩，一般钢梁根据最大试验荷载验算的挠度要求不大于跨度1/100。(2)如利用已有的基桩当作锚桩，不允许损伤桩身。(3)验算锚桩抗拔能力时的极限摩阻力值，应采取比桩受压时极限摩阻力值为低的值。(4)当采用加载平台

14、时，每件压重以及平台自重均应标定，易于计算。为了操作安全，在专设的防护垛上置有楔块，在传递荷载时将楔块撤除。(5)使用的千斤顶必须逐台加以标定。(6)观测桩的沉降量一般采用百分表测量。共二十九页第四章 桥梁(qioling)结构检测4.2.2.1 基桩(j zhun)垂直静载试验7. 试验记录及资料整理 所有试验观测读数，应随时直接填入记录，并根据记录资料整理绘制桩的下沉与荷载关系曲线及桩的下沉与时间关系曲线，图上应绘制锤击次数、落锤高度、射水冲刷压力及沉桩时间等与沉桩的关系曲线。图上还应标明工程地点、工程名称、桩号，并附桩的平面位置及桩所沉入各土层的示意图，注明各层土质及桩尖、桩顶、地面与各

15、土层的标高。共二十九页第四章 桥梁结构(jigu)检测4.2.2.1 基桩垂直(chuzh)静载试验7. 试验记录及资料整理 加载(t)时间(min)160150140130120110100908070605040302010020406080100120140160180200220240260沉入度(mm)1325101520253040t70t90t100t130t150t170t190t200t210t220t230t基桩垂直静载试验曲线图示例共二十九页第四章 桥梁结构(jigu)检测4.2.2.1 基桩(j zhun)垂直静载试验8. 快速加载法 快速加载法的特点是将临界荷载(极限

16、荷载)分为1015级，每45min加载一级，其间不必等待下沉的“休止”，到达45min即继续加载，直到加载完毕。一般总的试验时间为450675min，测读时间是0、1、2、5、10、15、30、45min各一次。 经过实践证明，对摩擦桩的临界载重值，快速试验值与慢速试验值基本上相同。对设计荷载阶段(一般是小于临界荷载的)，快速试验与慢速试验的桩下沉量也基本一致。共二十九页第四章 桥梁(qioling)结构检测4.2.2.1 基桩垂直(chuzh)静载试验快速、慢速静载试验P-S曲线对比临界载重快速静载试验慢速静载试验100200300400500600700800900100011001200

17、545152025303540105055共二十九页第四章 桥梁(qioling)结构检测4.2.2.2 基桩水平静(pngjng)载试验1. 加载装置及观测装置 水平荷载试验常采用横向放置的千斤顶加荷。两试桩净距不小于4m或按设计规定办理。桩在水平荷载作用下，桩顶同时产生横向位移和转动。为了保持水平力的作用点和受力面不变，千斤顶应有球形支座装置。 观测装置原则上与垂直加载试验相似。试桩水平位移的测点不少于2个，且与中轴线对称布置。观测装置的固定点位置，应与试桩至少有1.7m的净距，以免影响观测精度。共二十九页第四章 桥梁结构(jigu)检测4.2.2.2 基桩水平静(pngjng)载试验1,

18、6-百分表；2,5-桩；4-千斤顶；7-测力环；8-圆铁；9-垫板水平荷载试验装置123456789共二十九页第四章 桥梁(qioling)结构检测4.2.2.2 基桩(j zhun)水平静载试验2. 加载方式和程序 加载有连续加裁方式和循环加载方式，按等级差递增荷载，每次加载等级为估计的最大水平荷载的1/101/5，一般为0.51.0t递增，过软土的土质可采用0.2t级差连续加载方式在每级加载后保持10min，测读水平位移，再加下一级荷载，这样连续加至极限荷载。 循环加载方式为一般常用的方式，每级加载后保持10min，记录水平位移读数，然后卸载至零，再经过10min，又记录水平位移读数，如此即为一循环。每级反复5次循环为一级荷载，以后接着施加下一级荷载，直至达到极限荷载或满足设计要求为止。共二十九页第四章 桥梁结构