桥梁荷载试验讲解

1、桥梁荷载试验桥梁荷载试验讲解第1页桥梁荷载试验讲解第2页桥梁荷载试验讲解第3页桥梁荷载试验讲解第4页GaoSuGongLu桥梁荷载试验桥梁荷载试验讲解第5页荷载试验目标及主要内容加载方案和测点布置静载试验仪器设备静载试验试验数据分析及桥梁承载力评定结构动载试验本章主要内容桥梁荷载试验讲解第6页桥梁荷载试验就是对桥梁结构物进行直接加载测试一个特殊科学试验工作。桥梁荷载试验分为静载试验和动载试验。 荷载试验目标及主要内容动载试验： 桥梁动载试验是利用某种激振方法激起桥梁结构振动，然后测定其固有频率、阻尼比、振型、动力冲击系数、行车响应等参量，从而判断桥梁结构整体刚度、行车性能。静载试验： 所谓桥梁

2、静载试验，是将静止荷载作用在桥梁上指定位置，然后对桥梁结构静力位移、静力应变、裂缝等参量进行测试，从而对桥梁结构在荷载作用下工作性能及使用能力作出评价。桥梁荷载试验讲解第7页一、荷载试验目标：新建桥梁：（1）检验桥梁设计施工质量； （2）判定桥梁结构实际承载力； （3）验证桥梁结构设计理论和设计方法。旧桥：（1）确定桥梁结构承载能力及营运条件 （2）分析桥梁病害原因及其改变规律桥梁荷载试验讲解第8页荷载试验目标及主要内容二、主要工作内容：（1）明确荷载试验目标；（2）试验准备工作；（3）荷载试验方案确定(包含静载试验与动载试验测试项目）（4）荷载试验测点设置与测试仪器、设备组配；（5）荷载试验

3、加载等级控制与试验过程安全控制；（6）试验数据分析与结构性能评定；（7）试验汇报编写普通程序分为三个阶段：1. 试验准备 阶段 2.加载与观察阶段 3. 测试结果分析与评定桥梁荷载试验讲解第9页荷载试验目标及主要内容三、荷载试验准备工作： 计划与淮备阶段工作内容主要有：搜集、研究试验桥梁相关技术文件，考查试验桥梁现实状况和试验环境条件，确定试验方案及试验程序，确定试验组织及人员组成，测试系统组成，仪器组配及标定，必要器材淮备等工作。1试验孔(或墩、塔)选择2搭设脚手架和测试支架3静载试验加载位置放样和卸载位置安排4试验人员组织及分工5其它准备工作桥梁荷载试验讲解第10页试验方案与实施一、试验荷

4、载工况确定：1简支梁桥试验荷载工况 (1)主要工况 跨中最大正弯矩工况 (2)附加工况 l4截面最大正弯矩工况 支点最大剪力工况 桥墩最大竖向反力工况3悬臂梁桥(T形刚构桥)试验荷载工况 (1)主要工况 墩顶支点最大负弯矩工况 锚固孔跨中最大正弯矩工况 (2)附加工况 墩顶支点最大剪力工况 桂孔跨中最大正弯矩工况 桥墩最大竖向反力工况4连续刚构桥试验荷载工况 (1)主要工况 主跨墩顶最大负弯矩工况 主跨跨中最大正弯矩工况 (2)附加工况 墩顶支点最大剪力工况 边跨最大正弯矩工况 桥墩(台)最大反力工况2连续梁桥试验荷载工况 (1)主要工况 主跨支点最大负弯矩工况 主跨跨中最大正弯矩工况 (2)

5、附加工况 边跨最大正弯矩工况 主跨桥墩最大竖向反力工况 主跨支点最大剪力工况桥梁荷载试验讲解第11页试验方案与实施一、试验荷载工况确定：5无铰拱桥试验荷载工况 (1)主要工况 拱顶最大正弯矩工况 拱脚最大负弯矩工况 （2）附加工况 拱脚最大水平推力工况 l/4截面最大正弯矩和最大负弯矩工况 l/4截面正负挠度绝对值之和最大工况7、斜拉桥试验荷载工况 (1)主些工况 主梁中儿跨中最大正弯距工况 主梁墩顶支点最大负弯矩工况 主塔塔顶纵桥向最大水平变位与塔脚截面最大弯矩工况 (2)附加工况 中孔跨中附近拉索最大拉力工况 主梁最大挠度工况 辅助墩最大竖向反力工况6、两铰拱桥试验工况 (1)主要工况 拱

6、顶最大正弯矩工况 拱脚最大水平推力工况 (2)附加工况 l/4截面最大正弯矩和最大负弯矩工况 l/4截面正负挠度绝对值之和最大工况桥梁荷载试验讲解第12页试验方案与实施二、试验荷载等级确定：(1)汽车和人群(标准设计荷载)；(2)挂车或履带车(验算荷载)(3)需通行特殊重型车辆。 分别计算设计时所采取控制荷载或由试验目标所决定荷载对结构控制截面产生内力(或变形)最不利值并进行比较，取其中最不利者对应荷载作为控制荷载。 荷载试验应尽可能采取与控制荷载相同荷载，而组成控制荷载(标准设计荷载)车辆是由运管车辆统计而得概率模型。当客观条件所限，采取试验荷载与控制荷载有差异时，为确保试验效果，在选择试验

7、荷载大小和加载位置时采取静载试验效率q进行控制。控制荷载桥梁荷载试验讲解第13页试验方案与实施注意取值：提升还是降低、新桥与旧桥静载试验效率式中： 试验荷载作用下控制截面最不利效应计算值； S 设计标准荷载作用下控制截面最不利计算值； 按规范计算冲击系数。正常试验条件下 应满足以下条件：0.95 1.05桥梁荷载试验讲解第14页试验方案与实施静载加载分级与控制 为了加载安全和了解结构应变和变位随试验荷载增加改变关系。1、分级控制标准(1)当加载分级较为方便时，可按最大控制截面内力荷载工况均分为45级。(2)当使用载重车加载，车辆称重有困难时也可分成3级加载。(3)当桥梁调查和验算工作不充分，或

8、桥况较差，应尽可能增多加载分级。如限于条件，加载分组较少时，应汁意每级加载时，车辆荷载应逐辆缓缓驶入预定加载位置，必要时可在加载车辆未抵达预定加就位置分次对控制测点进行读数监控，以确保试验安全。(4)在安排加载分级时，应注意加载过程中其它截面内力亦应逐步增加，且最大内力不应超出控制荷载作用下最不利内力。(5)依据详细条件决定分级加载方法最好每级加载后卸载，也可逐层加载，抵达最大荷载后逐层卸载。三、加载方式及设备选择：桥梁荷载试验讲解第15页2、车辆荷载加载分级方法 （1）逐步增加加载车辆数 （2）先上轻车后上重车 （3）加载车位于内力影响线不一样部位 （4）加载车分次装载重物 以上各法亦可综合

9、采取，以方便加载分级实施。试验方案与实施3、加卸载时间选择 主要是考虑温度改变对试验引发影响桥梁荷载试验讲解第16页4、加载分组计算 依据各荷载工况加载分级，按弹性阶段计算结构各测点在不一样荷载等级下理论计算变位(或应变)，方便对加载试验过程进行分析和控制。计算采取材料弹性模量如已做材料试验用实测值，未做材料试验可按规范要求取值。桥梁荷载试验讲解第17页加载设备选择可行式车辆、重物直接加载加载重物称量称重法、体积法、综累计算法轴重不论采取何种方法确定加载重力，均应做到准确可靠，其称量误差最大不得越过5%，最好能采取两种称量方法相互校核。试验方案与实施桥梁荷载试验讲解第18页四、测点布置：1、主

10、要测点布设 布没测点不宜过多，但要确保观察质量。有条件时，同一测点可用不一样测试方法进行校对。普通情况下，对主要测点布设应能控制结构最大应(应变)和最大挠度(或位移）。2、附加测点布设 依据桥梁调查和检算工作深度，综合考虑结构持点和桥梁当前情况等可适当加设以下测点： （1）挠度沿桥长或沿控制裁面桥宽方向分布； （2）应变沿控制截面桥宽方向分布； （3）应变沿截面高度分布； （4）组合构件结合面上、下缘应变； （5）墩台沉降、水平位移与转角，连拱桥多个墩台水平位移； （6）剪切应变； （7）其它结构微弱部位应变； （8）裂缝监测试验方案与实施桥梁荷载试验讲解第19页3、温度测点布设 普通应实测控

11、制截面横向应力增大系数。当结构横向联络构件质量较差，连接较弱时，则必须测定控制截面横向应力增大系数。简支梁跨中截面横向应力增大系数测定，既可采取观察跨中沿桥宽方向应变改变方法，也可采取观察跨中沿桥宽方间挠度改变方法来进行计算或用两种方法互校。 对于剪切应变测点普通采取设置应变花方法进行观察，为了方便，对于梁桥剪应力也可在截面中性轴处主应力方向设置单一应变测点来进行观察。梁桥实际最大剪应力截面应设置在支座附近而不是支座上，即设在自梁底支承线与水平成45度方向斜线与截面中性釉交点上。 选择与大多数测点较靠近部位设置12处气温观察点。另外，可依据需要在桥梁主要测点部位布置一些构件表面温度观察点，尤其

12、对于温度敏感大跨径索支承体系桥梁，宜沿跨径长度人们多设置一些气温观察点。试验方案与实施桥梁荷载试验讲解第20页静载试验仪器设备桥梁荷载试验讲解第21页一、机械式仪表量测装置：1、机械式仪表测量装置 （1）接触式位移量测装置 （2）张线式位移量测装置 （3）机械式应变量测装置 （4）手持式应变仪 （5）机械式转角量测装置特点、原理、使用方法、使用注意事项、温度赔偿静载试验仪器设备桥梁荷载试验讲解第22页静载试验仪器设备桥梁荷载试验讲解第23页静载试验仪器设备桥梁荷载试验讲解第24页 电阻应变测量方法是将应变转换成电信号进行测量方法，简称电测法。电测法基本原理是：将电阻应变片（简称应变片）粘贴在被

13、测构件表面，当构件发生变形时，应变片伴随构件一起变形，应变片电阻值将发生对应改变，经过电阻应变测量仪器（简称电阻应变仪），可测量出应变片中电阻值改变，并换算成应变值，或输出与应变成正比模拟电信号（电压或电流），用统计仪统计下来，也可用计算机按预定要求进行数据处理，得到所需要应变或应力值。其工作过程以下所表示：二、电测式量测装置：应变电阻改变电压（或电流）改变放大统计数据处理 电测法含有灵敏度高特点，应变片重量轻、体积小且可在高（低）温、高压等特殊环境下使用，测量过程中输出量为电信号，便于实现自动化和数字化，并能进行远距离测量及无线遥测。 静载试验仪器设备桥梁荷载试验讲解第25页1、电阻应变片电

14、阻应变片优点电阻应变片结构电阻应变片分类金属应变片工作原理电阻应变片选取电阻应变片粘贴技术静载试验仪器设备桥梁荷载试验讲解第26页引出线电阻丝(丝栅)基底由试验发觉：l应变片FFl+DlK电阻应变片 灵敏度系数应变片：将力学量(应变)转换为 电量(电阻)传感器电阻应变片种类：丝式(绕线式)、箔式、半导体式静载试验仪器设备桥梁荷载试验讲解第27页应变测量原理：利用电桥平衡测量电阻改变，从而深入得到应变。BADCER1R2R3R4电桥平衡(UBD=0)：若R1R4为四个阻值相同应变片，受力后，BD间电压改变为：静载试验仪器设备2、应变仪 静态电阻应变仪是专供测量不随时间改变或改变极迟缓电阻应变仪器

15、，其功效是将应变电桥输出电压放大，在显示部分以刻度或数字形式显示应变数值，或者向统计仪输入模拟应变改变电信号。桥梁荷载试验讲解第28页 必须注意，工作片和温度赔偿片电阻值、灵敏系数以及电阻温度系数应相同，分别粘贴在构件上和不受力试件上，以确保它们因温度改变所引发应变片电阻值改变相同。 用应变片测量应变时，它除了能感受试件受力后变形外，一样也能感受环境温度改变而引发电阻应变仪指示部分示值变动，这称为温度效应。 a.电阻丝温度改变 b.材料与应变片电阻丝线膨胀系数不一样 因为温度对电阻值改变影响很大，利用电桥特征，能够采取适当方法消除这种影响。3、温度赔偿静载试验仪器设备桥梁荷载试验讲解第29页温

16、度稳定观察仪表测读与统计裂缝观察静载试验过程一、试验观察与统计：简述静载试验过程中混凝土裂缝观察基本步骤：裂缝观察内容为结构受拉力较大部位和旧桥原有较长、较宽部位。在这些部位上应量测裂缝长度、宽度，并在混凝土表面沿裂缝走向进行描绘。加载过程中观察裂缝长度及宽度改变情况。加载至最不利荷载及卸载后应对结构裂缝进行全方面检验，尤其仔细检验是否产生新裂缝，并统计。桥梁荷载试验讲解第30页二、加载实施与控制：1、加载程序 重物加载：按荷载分级（普通45级）逐层加载，每级荷载堆放位置准确、整齐稳定。荷载施加完成后，逐层卸载。车辆加载：用车辆加载时，先由零载加至第一级荷载、卸载至零载；再由零载加至第二级何载

17、，卸至零载，直至全部荷载施加完成(有时为了确保试验结果准确无误，每一级荷载重复施加12次)。每一级荷载施加次序为纵向先施加重车，后施加前后标淮车；横向先施加桥中心车辆，后施加外侧车辆。 静载试验过程桥梁荷载试验讲解第31页2、加载稳定时间控制 选择一个控制点，每级加载（或卸载）后马上测读一次，计算其与加载（或卸载）前测读值之差值Sg，然后每隔2min测读一次，计算2min前后读数差，并按下式计算相对读数差值m：当m值小于1或小于量测仪器最小分辩率时即认为结构基本稳定。静载试验过程桥梁荷载试验讲解第32页3、加载过程观察 4、终止加载控制条件 发生以下情况应中途终止加载：(1)控制测点应力值已到

18、达或超出用弹性理论按规范安全条件反算控制应力值时；(2)控制测点变位(或挠度)超出规范允许值时；(3)因为加载使结构裂缝长度、宽度急剧增加，新裂缝大量出现，缝宽超出允许值裂缝大量增多，对结构使用寿命造成较大影响时；(4)拱桥加载时，沿跨长方向实测挠度曲线分布规律与计算值相差过大或实测挠度超出计算值过多时；(5)发生其它损坏，影响桥梁承载能力或正常使用时。静载试验过程桥梁荷载试验讲解第33页试验数据分析及承载能力评定一、荷载试验结果分析与承载能力评定：1、结构工作情况 校验系数实测值与理论值关系曲线相对残余变位（或应变）动载性能桥梁荷载试验讲解第34页试验资料修正（1）测值修正（2）温度影响修正

19、（3）支点沉降影响修正各测点变位与应变计算总变位弹性变位残余变位式中：Si-加载前测值 Sl -加载到达稳定时测值 Su-卸载后到达稳定时测值试验数据分析及承载能力评定一、试验数据分析：桥梁荷载试验讲解第35页当 =1时，说明理论值与实测值完全相符; l时，说明结构工作性能较差、设计强度不足，不够安全。桥梁荷载试验讲解第36页校验系数是评定结构工作情况、确定桥梁承载能力主要指标。不一样结构形式桥梁其值普通不相同， 值常见范围可参考下表。桥梁校验系数常值表桥梁荷载试验讲解第37页普通要求值小于1， 值越小结构安全贮备越大, 值过大或过小都应该从多方面分析原因。如值过大可能说明组成结构材料强度较低，结构各部分联结性较差，刚度较低等等。值过小可能说明材料实际强度及弹性模量较高，梁桥混凝土桥面铺装投人行道等与主梁共同受力，拱桥拱上建筑与主拱圈共