桥梁荷载试验的目的及主要内容（ppt）

桥梁荷载试试验的目的的及主要内内容荷载试验的的目的及主主要内容加载方案和和测点布置置静载试验仪仪器设备静载试验试验数据分分析及桥梁梁承载力评评定结构动载试试验本章主要内内容桥梁荷载试试验就是对对桥梁结构构物进行直直接加载测测试的一种种特殊的科科学试验工工作。桥梁荷载试试验分为静载试验和动载试验。。荷载试验的的目的及主主要内容动载试验：桥梁动动载试验是是利用某种种激振方法法激起桥梁梁结构的振振动，然后后测定其固固有频率、、阻尼比、、振型、动动力冲击系系数、行车车响应等参参量，从而而判断桥梁梁结构的整整体刚度、、行车性能能。静载试验：所谓桥梁静静载试验，，是将静止止的荷载作作用在桥梁梁上的指定定位置，然然后对桥梁梁结构的静静力位移、、静力应变变、裂缝等等参量进行行测试，从从而对桥梁梁结构在荷荷载作用下下的工作性性能及使用用能力作出出评价。一、荷载试试验的目的的：新建桥梁：：（1）检验桥梁设设计施工质质量；（（2）判定桥梁梁结构的实实际承载力力；（（3）验证桥梁梁结构的设设计理论和和设计方法法。旧桥：（1）确定桥梁梁结构的承承载能力及及营运条件件（2）分析桥梁梁病害原因因及其变化化规律荷载试验的的目的及主主要内容二、主要工作内容：（1）明确荷载载试验的目目的；（2）试验准备备工作；（3）荷载试验验的方案拟拟定(包括静载试试验与动载载试验测试试项目）（4）荷载试验验的测点设设置与测试试仪器、设设备组配；；（5）荷载试验验的加载等等级控制与与试验过程程安全控制制；（6）试验数据据分析与结结构性能评评定；（7）试验报告告编写一般程序分分为三个阶阶段：1.试验准备阶阶段2.加载与观测测阶段3.测试结果的的分析与评评定荷载试验的的目的及主主要内容三、荷载试验的准备工作：计划与淮备备阶段的工工作内容主主要有：收收集、研究究试验桥梁梁的有关技技术文件，，考察试验验桥梁的现现状和试验验的环境条条件，拟定定试验方案案及试验程程序，确定定试验组织织及人员组组成，测试试系统的构构成，仪器器的组配及及标定，必必要的器材材淮备等工工作。1．试验孔(或墩、塔)的选择2．搭设脚手手架和测试试支架3．静载试验验加载位置置的放样和和卸载位置置的安排4．试验人员员组织及分分工5．其他准备备工作试验方案与与实施一、试验荷载工况的确定：1．简支梁桥桥试验荷载载工况(1)主要工况跨中最大正正弯矩工况况(2)附加工况l／4截面最大正正弯矩工况支点最大剪剪力工况桥墩最大竖竖向反力工工况3．悬臂梁桥桥(T形刚构桥)试验荷载工工况(1)主要工况墩顶支点最最大负弯矩矩工况锚固孔跨中中最大正弯弯矩工况(2)附加工况墩顶支点最最大剪力工工况桂孔孔跨跨中中最最大大正正弯弯矩工况况桥墩墩最最大大竖竖向向反反力力工工况况4．连连续续刚刚构构桥桥试试验验荷荷载载工工况况(1)主要要工工况况主跨跨墩墩顶顶最最大大负负弯弯矩矩工工况况主跨跨跨跨中中最最大大正正弯弯矩工况况(2)附加加工工况况墩顶顶支支点点最最大大剪剪力力工工况况边跨跨最最大大正正弯弯矩工况况桥墩墩(台)最大大反反力力工工况况2．连连续续梁梁桥桥试试验验荷荷载载工工况况(1)主要要工工况况主跨跨支支点点最最大大负负弯弯矩矩工工况况主跨跨跨跨中中最最大大正正弯弯矩矩工工况况(2)附加加工工况况边跨跨最最大大正正弯弯矩矩工工况况主跨跨桥桥墩墩最最大大竖竖向向反反力力工工况况主跨跨支支点点最最大大剪剪力力工工况况试验验方方案案与与实实施施一、试验荷载工况的确定：5．无无铰铰拱拱桥桥试试验验荷荷载载工工况况(1)主要要工工况况拱顶顶最最大大正正弯弯矩矩工工况况拱脚脚最最大大负负弯弯矩工况况（2）附附加加工工况况拱脚脚最最大大水水平平推推力力工工况况l/4截面面最最大大正正弯弯矩和最最大大负负弯弯矩工况况l/4截面面正正负负挠挠度度绝绝对对值值之之和和最最大大工工况况7、斜斜拉拉桥桥试试验验荷荷载载工工况况(1)主些些工工况况主梁梁中中儿儿跨跨中中最最大大正正弯弯距距工工况况主梁梁墩墩顶顶支支点点最最大大负负弯弯矩工况况主塔塔塔塔顶顶纵纵桥桥向向最最大大水水平平变变位位与与塔塔脚脚截截面面最最大大弯弯矩矩工工况况(2)附加加工工况况中孔孔跨跨中中附附近近拉拉索索最最大大拉拉力力工工况况主梁梁最最大大挠挠度度工工况况辅助助墩墩最最大大竖竖向向反反力力工工况况6、两两铰铰拱拱桥桥试试验验工工况况(1)主要要工工况况拱顶顶最最大大正正弯弯矩矩工工况况拱脚脚最最大大水水平平推推力力工工况况(2)附加加工工况况l/4截面面最最大大正正弯弯矩矩和和最最大大负负弯弯矩矩工工况况l/4截面面正正负负挠挠度度绝绝对对值值之之和和最最大大工工况况试验验方方案案与与实实施施二、试验荷载等级的确定：(1)汽车车和和人人群群(标准准设设计计荷荷载载)；(2)挂车车或或履履带带车车(验算算荷荷载载)(3)需通通行行的的特特殊殊重重型型车车辆辆。。分别别计计算算设设计计时时所所采采用用的的控控制制荷荷载载或或由由试试验验目目的的所所决决定定的的荷荷载载对对结结构构控控制制截截面面产产生生的的内内力力(或变形)的最不利值并并进行比较，，取其中最不不利者对应的的荷载作为控控制荷载。荷载试验应尽尽量采用与控控制荷载相同同的荷载，而而组成控制荷荷载(标准设计荷载载)的车辆是由运运管车辆统计计而得的概率率模型。当客客观条件所限限，采用的试试验荷载与控控制荷载有差差别时，为保保证试验效果果，在选择试试验荷载的大大小和加载位位置时采用静静载试验效率率ηq进行控制。控制荷载试验方案与实实施注意取值：提提高还是降低低、新桥与旧旧桥静载试验效率式中：—试验荷载载作用下控制制截面最不利利效应计算值值；S—设计标准准荷载作用下下控制截面最最不利计算值值；μ—按规规范计算的冲冲击系数。正常试验条件件下η应满足下列条条件：0.95≤η≤1.05试验方案与实实施静载加载分级与控制为了加载安全全和了解结构构应变和变位位随试验荷载载增加的变化化关系。1、分级控制的的原则(1)当加载分级较较为方便时，，可按最大控控制截面内力力荷载工况均均分为4～5级。(2)当使用载重车车加载，车辆辆称重有困难难时也可分成成3级加载。(3)当桥梁的调查查和验算工作作不充分，或或桥况较差，，应尽量增多多加载分级。。如限于条件件，加载分组组较少时，应应汁意每级加加载时，车辆辆荷载应逐辆辆缓缓驶入预预定加载位置置，必要时可可在加载车辆辆未到达预定定加就位置的的分次对控制制测点进行读读数监控，以以确保试验安安全。(4)在安排加载分分级时，应注注意加载过程程中其他截面面内力亦应逐逐渐增加，且且最大内力不不应超过控制制荷载作用下下的最不利内内力。(5)根据具体条件件决定分级加加载的方法．．最好每级加加载后卸载，，也可逐级加加载，达到最最大荷载后逐逐级卸载。三、加载方式及设备的选择：2、车辆荷载加加载分级的方方法（1）逐渐增加加加载车辆数（2）先上轻车后后上重车（3）加载车位于于内力影响线线的不同部位位（4）加载车分次次装载重物以上各法亦可可综合采用，，以方便加载载分级实施。。试验方案与实实施3、加卸载的时时间选择主要是考虑温温度变化对试试验引起的影影响4、加载分组的的计算根据各荷载工工况的加载分分级，按弹性性阶段计算结结构各测点在在不同荷载等等级下的理论论计算变位(或应变)，以便对加载载试验过程进进行分析和控控制。计算采采用的材料弹弹性模量．如如已做材料试试验的用实测测值，未做材材料试验的可可按规范规定定取值。加载设备的选择可行式车辆、、重物直接加加载加载重物的称量称重法、体积积法、综合计计算法轴重无论采用何种种方法确定加加载重力，均均应做到准确确可靠，其称称量误差最大大不得越过5%，最好能采用用两种称量方方法互相校核核。试验方案与实实施四、测点的布置：1、主要测点的的布设布没的测点不不宜过多，但但要保证观测测质量。有条条件时，同一一测点可用不不同的测试方方法进行校对对。一般情况况下，对主要要测点的布设设应能控制结结构的最大应应(应变)和最大挠度(或位移）。2、附加测点的的布设根据桥梁调查查和检算工作作的深度，综综合考虑结构构持点和桥梁梁目前状况等等可适当加设设以下测点：：（1）挠度沿桥长长或沿控制裁裁面桥宽方向向分布；（2）应变沿控制制截面桥宽方方向分布；（3）应变沿截面面高度分布；；（4）组合构件的的结合面上、、下缘应变；；（5）墩台的沉降降、水平位移移与转角，连连拱桥多个墩墩台的水平位位移；（6）剪切应变；；（7）其他结构薄薄弱部位的应应变；（8）裂缝的监测测试验方案与实实施3、温度测点的的布设一般应实测控控制截面的横横向应力增大大系数。当结结构横向联系系构件质量较较差，连接较较弱时，则必必须测定控制制截面的横向向应力增大系系数。简支梁梁跨中截面横横向应力增大大系数的测定定，既可采用用观测跨中沿沿桥宽方向应应变变化的方方法，也可采采用观测跨中中沿桥宽方间间挠度变化的的方法来进行行计算或用两两种方法互校校。对于剪切应变变测点一般采采取设置应变变花的方法进进行观测，为为了方便，对对于梁桥的剪剪应力也可在在截面中性轴轴处主应力方方向设置单一一应变测点来来进行观测。。梁桥的实际际最大剪应力力截面应设置置在支座附近近而不是支座座上，即设在在自梁底支承承线与水平成成45度方向斜线与与截面中性釉釉的交点上。。选择与大多数数测点较接近近的部位设置置1～2处气温观测点点。此外，可可根据需要在在桥梁主要测测点部位布置置一些构件表表面温度观测测点，尤其对对于温度敏感感的大跨径索索支承体系桥桥梁，宜沿跨跨径长度人们们多设置一些些气温观测点点。试验方案与实实施静载试验仪器器设备一、机械式仪表量测装置：1、机械式仪表表测量装置（1）接触式位移移量测装置（2）张线式位移移量测装置（3）机械式应变变量测装置（4）手持式应变变仪（5）机械式转角角量测装置特点、原理、、使用方法、、使用注意事事项、温度补补偿静载试验仪器器设备静载试验仪器器设备静载试验仪器器设备电阻应变测量量方法是将应变转换换成电信号进进行测量的方方法，简称电测法。电测法的基基本原理是：：将电阻应变变片（简称应变片）粘贴在被测测构件的表面面，当构件发发生变形时，，应变片随着着构件一起变变形，应变片片的电阻值将将发生相应的的变化，通过过电阻应变测测量仪器（简简称电阻应变仪），可测量出出应变片中电电阻值的变化化，并换算成成应变值，或或输出与应变变成正比的模模拟电信号（（电压或电流流），用记录录仪记录下来来，也可用计计算机按预定定的要求进行行数据处理，，得到所需要要的应变或应应力值。其工工作过程如下下所示：二、电测式量测装置：应变—电阻变化—电压（或电流流）变化—放大—记录—数据处理电测法具有灵灵敏度高的特特点，应变片片重量轻、体体积小且可在在高（低）温温、高压等特特殊环境下使使用，测量过过程中的输出出量为电信号号，便于实现现自动化和数数字化，并能能进行远距离离测量及无线线遥测。静载试验仪器器设备1、电阻应变片电阻应变片优优点电阻应变片构构造电阻应变片分分类金属应变片工工作原理电阻应变片的的选用电阻应变片的的粘贴技术静载试验仪器器设备引出线电阻丝(丝栅)基底由试验发现：：l应变片FFl+DlK——电阻应变片的的灵敏度系数应变片：将力学量(应变)转换为电量(电阻)的传感器电阻应变片种种类：丝式(绕线式)、箔式、半导导体式静载试验仪器器设备应变测量原理理：利用电桥平衡衡测量电阻改改变，从而进进一步得到应应变。BADCER1R2R3R4电桥平衡(UBD=0)：若R1~R4为四个阻值相同应变片，受力力后，BD间电压改变为为：静载试验仪器器设备2、应变仪静态电阻应变变仪是专供测测量不随时间间变化或变化化极缓慢的电电阻应变仪器器，其功能是是将应变电桥桥的输出电压压放大，在显显示部分以刻刻度或数字形形式显示应变变的数值，或或者向记录仪仪输入模拟应应变变化的电电信号。必须注意，工工作片和温度度补偿片的电电阻值、灵敏敏系数以及电电阻温度系数数应相同，分分别粘贴在构构件上和不受受力的试件上上，以保证它它们因温度变变化所引起的的应变片电阻阻值的变化相相同。用应变片测量量应变时，它它除了能感受受试件受力后后的变形外，，同样也能感感受环境温度度的变化而引引起电阻应变变仪指示部分分的示值变动动，这称为温温度效应。a.电阻阻丝丝温温度度改改变变b.材料料与与应应变变片片电电阻阻丝丝的的线线膨膨胀胀系系数数不不同同由于于温温度度对对电电阻阻值值变变化化影影响响很很大大，，利利用用电电桥桥特特性性，，可可以以采采用用适适当当的的方方法法消消除除这这种种影影响响。。3、温度补偿静载载试试验验仪仪器器设设备备温度度稳稳定定观观测测仪表表的的测测读读与与记记录录裂缝缝观观测测静载载试试验验过过程程一、试验观测与记录：简述述静静载载试试验验过过程程中中混混凝凝土土裂裂缝缝观观测测的的基基本本步步骤骤：：裂缝缝观观测测的的内内容容为为结结构构受受拉拉力力较较大大部部位位和和旧旧桥桥原原有有较较长长、、较较宽宽的的部部位位。。在这这些些部部位位上上应应量量测测裂裂缝缝的的长长度度、、宽宽度度，，并并在在混混凝凝土土表表面面沿沿裂裂缝缝走走向向进进行行描描绘绘。。加载载过过程程中中观观测测裂裂缝缝的的长长度度及及宽宽度度变变化化情情况况。。加载载至至最最不不利利荷荷载载及及卸卸载载后后应应对对结结构构裂裂缝缝进进行行全全面面检检查查，，尤尤其其仔仔细细检检查查是是否否产产生生新新的的裂裂缝缝，，并并记记录录。。二、加载的实施与控制：1、加载程序

重物物加加载载：：按按荷荷载载分分级级（（一一般般4~5级））逐逐级级加加载载，，每每级级荷荷载载堆堆放放位位置置准准确确、、整整齐齐稳稳定定。。荷荷载载施施加加完完毕毕后后，，逐逐级级卸卸载载。。车辆辆加加载载：：用用车车辆辆加加载载时时，，先先由由零零载载加加至至第第一一级级荷荷载载、、卸卸载载至至零零载载；；再再由由零零载载加加至至第第二二级级何何载载，，卸卸至至零零载载………，直直至至所所有有荷荷载载施施加加完完毕毕(有时时为为了了确确保保试试验验结结果果准准确确无无误误，，每每一一级级荷荷载载重重复复施施加加1～2次)。每每一一级级荷荷载载施施加加次次序序为为纵纵向向先先施施加加重重车车，，后后施施加加前前后后标标淮淮车车；；横横向向先先施施加加桥桥中中心心的的车车辆辆，，后后施施加加外外侧侧的的车车辆辆。。静载载试试验验过过程程2、加载稳定时间控制

选择择一一个个控控制制点点，，每每级级加加载载（（或或卸卸载载））后后立立即即测测读读一一次次，，计计算算其其与与加加载载（（或或卸卸载载））前前测测读读值值之之差差值值Sg，然然后后每每隔隔2min测读读一一次次，，计计算算2min前后后读读数数的的差差，，并并按按下下式式计计算算相相对对读读数数差差值值m：当m值小小于于1％或或小小于于量量测测仪仪器器的的最最小小分分辩辩率率时时即即认认为为结结构构基基本本稳稳定定。。静载载试试验验过过程程3、加载过程的观察

4、终止加载的控制条件

发生生下下列列情情况况应应中中途途终终止止加加载载：：(1)控制制测测点点应应力力值值已已达达到到或或超超过过用用弹弹性性理理论论按按规规范范安安全全条条件件反反算算的的控控制制应应力力值值时时；；(2)控制制测测点点变变位位(或挠挠度度)超过过规规范范允允许许值值时时；；(3)由于于加加载载使使结结构构裂裂缝缝的的长长度度、、宽宽度度急急剧剧增增加加，，新新裂裂缝缝大大量量出出现现，，缝缝宽宽超超过过允允许许值值的的裂裂缝缝大大量量增增多多，，对对结结构构使使用用寿寿命命造造成成较较大大的的影影响响时时；；(4)拱桥桥加加载载时时，，沿沿跨跨长长方方向向的的实实测测挠挠度度曲曲线线分分布布规规律律与与计计算算值值相相差差过过大大或或实实测测挠挠度度超超过过计计算算值值过过多多时时；；(5)发生生其其他他损损坏坏，，影影响响桥桥梁梁承承载载能能力力或或正正常常使使用用时时。。静载载试试验验过过程程试验验数数据据分分析析及及承承载载能能力力评评定定一、、荷荷载载试试验验成成果果分分析析与与承承载载能能力力评评定定：：1、结结构构工工作作状状况况校验验系系数数实测测值值与与理理论论值值的的关关系系曲曲线线相对对残残余余变变位位（（或或应应变变））动载载性性能能试验验资资料料的的修修正正（1）测测值值修修正正（2）温温度度影影响响修修正正（3）支支点点沉沉降降影影响响修修正正各测测点点变变位位与与应应变变计计算算总变变位位弹性性变变位位残余余变变位位式中：：Si--加载载前前测测值值Sl--加载载达达到到稳稳定定时时测测值值Su--卸载