桥梁荷载试验计划、准备、观测及分析

桥梁荷载载试验计计划、准准备、观观测及分分析江苏省建建筑工程程质量检检测中心心有限公公司孙正华2013年10月26日桥梁结构构试验的的一般过过程及基基本要求求桥梁荷载载试验一一般包括括静力荷荷载试验验与动力力荷载试试验两部部分。一一般情况况下，桥桥梁结构构试验可可分为四四个阶段段，即试验计划划、试验准备备、加载试验验与观测测以及试验资料料整理分分析与总总结。鉴定性试试验，应应收集和和研究有有关的设设计原始始资料、、设计计计算书、、施工、、监理及及养护等等方面的的技术资资料，需需对桥梁梁结构进进行实地地考察以以检查结结构物的的设计质质量和施施工质量量，并需需详细了了解结构构物的使使用情况况和当前前技术状状况或主主要存在在问题，，在经过过必要的的检算其其后方可可拟订试试验大纲纲或方案案。试验计划划阶段试验准备备工作要要占全部部试验工工作的大大部分时时间，工工作量最最大。试试验准备备工作的的好坏以以及充分分与否直直接影响响到试验验能否顺顺利进行行和能获获得试验验结果的的多少。。特别是是在现场场鉴定性性试验中中，试验验准备工工作很为为复杂，，工作条条件也很很差，即即使极小小的疏忽忽大意也也会使试试验不能能取得预预期的结结果或使使试验结结果不够够理想，，因此切切务低估估准备工工作阶段段的复杂杂性和重重要性，，应细致致、认真真地做好好每一项项准备工工作。试验准备备阶段加载试验验与观测测阶段是是整个试试验工作作的中心心环节，，应按照照预定的的试验计计划进行行各项具具体的试试验内容容，运用用各种配配备得当当的测试试仪器和和设备，，观测结结构受载载后的工工作状况况，并记记录观测测数据和和资料，，重要的的量测数数据应在在加载试试验中随随时整理理分析并并与事先先估算的的数值作作比较，，发现有有反常情情况时应应及时查查明原因因，待问问题弄清清后才能能继续试试验。加载试验验与观测测阶段试验资料料的整理理分析包包括两部部分工作作。第一一部分将将所有的的原始资料料整理完完善，即原始始资料的的整理及及归档的的过程。。第二部部分是进进行数据处理理。即通过过科学的的分析处处理，去去伪存真真，去粗粗取精。。通过对试试验测试试结果的的分析研研究，应应对试验验得出的的规律和和一些重重要现象象作出解解释，将将试验结结果和理理论值进进行比较较，分析析产生差差异的原原因并作作出结论论，写出出试验总总结报告告。总结结报告中中应提出出试验中中发现的的新问题题以及进进一步的的研究计计划。试验资料料整理分分析与总总结阶段段试验计划划的制定定试验项目目加载方案案测点布设设观测方案案安全措施施荷载试验验计划的的主要内内容包括括：试验准备备工作试验孔的的选择观测脚手手架搭设设及测点点附属设设施设置置静载试验验加载位位置的放放样与卸卸载位置置的安排排试验人员员的组织织与分工工其它准备备工作静载试验验加载方方案与实实施加载试验验项目的的确定试验控制制荷载的的确定试验荷载载的加载载分级与与控制加载设备备的选择择加载物重重力的称称量静载试验验观测方方案与实实施静载试验验的基本本观测内内容静载试验验观测内内容的确确定原则则测试仪器器、仪表表的选择择试验观测测与记录录裂缝观测测(1)结构的最最大挠度度和扭转转变位，，包括桥桥梁上、、下游两两侧的挠挠度差及及水平位位移等；；(2)结构控制制截面最最大应力力（应变变），包包括混凝凝土表面面应力和和最外缘缘钢筋应应力等；；(3)支点沉降降、墩台台位移与与转角，，活动支支座的变变位等；；(4)桁架结构构支点附附近杆件件及其它它细长杆杆件的稳稳定性；；(5)裂缝的出出现和扩扩展，包包括初始始裂缝的的出现，，裂缝的的宽度、、长度、、间距、、位置、、方向和和性状，，以及卸卸载后的的闭合状状况；(6)温度变化化对结构构控制截截面测点点应力和和变位的的影响。。返回1、静载试试验的基基本观测测内容如如下：2、根据桥桥梁调查查和检算算的深度度，综合合考虑结结构特点点和桥梁梁技术现现状等，，可适当当增加以以下观测测内容：(1)桥跨结构构挠度沿沿桥长或或沿控制制截面桥桥宽的分分布；(2)结构构件件控制截截面应变变分布图图，要求求沿截面面高度分分布不少少于5个应变测测试点，，包括最最边缘和和截面突突变处的的测点；；(3)控制截面面的挠度度、应力力（或应应变）的的纵向和和横向影影响线；；(4)行车道板板跨中和和支点截截面挠度度或应变变影响面面；(5)组合构件件的结合合面上、、下缘应应变；(6)支点附近近结构斜斜截面的的主拉应应力；(7)控制断面面的横向向应力增增大系数数。1、静载试验验的测点点布设应应满足分分析和推推断结构构工作状状况最低低的需要要，测点点的布设设不宜过过多，但但要保证证观测质质量。主主要测点点的布设设应能控控制结构构最大应应力（应应变）和和最大挠挠度（位位移）。。对重要要的测点点宜采用用两种测测试方法法校对测测量。2、挠度观观测测点点布置：：对于整整体式梁梁桥，一一般对称称于桥轴轴线布置置，截面面设单点点时，布布置在桥桥轴线上上；对于于多梁式式桥，可可在每梁梁底布置置一个或或两个测测点。3、截面抗抗弯应变变测点应应设置在在截面横横桥向应应力分布布较大的的部位，，沿截面面上、下下缘布设设，横桥桥向测点点设置一一般不少少于3处，以控控制最大大应力的的分布。。4、当采用用测定混混凝土表表面应变变的方法法来确定定钢筋混混凝土结结构中钢钢筋承受受的拉力力时，考考虑到混混凝土表表面已经经和可能能产生的的裂缝对对观测的的影响，，因而测测点的位位置应合合理进行行选择，，如凿开开混凝土土保护层层直接在在钢筋上上设置拉拉应力测测点，则则在试验验完后必必须修复复保护层层。返回静载试验观观测内容的的确定原则则5、对于剪切切应变测点点一般采取取设置应变变花的方法法进行观测测。为了方方便，对于于梁桥的剪剪应力也可可在截面中中性轴处主主应力方向向设置单一一应变测点点来进行观观测。梁桥桥的实际最最大剪应力力截面应设设置在支座座附近而不不是支座上上。6、当结构横横向联系构构件质量较较差，联接接较弱时则则必须测定定控制截面面的横向应应力增大系系数。简支支梁跨中截截面横向应应力增大系系数的测定定，既可采采用观测跨跨中沿桥宽宽方向应变变变化的方方法，也可可采用观测测跨中沿桥桥宽方向挠挠度变化的的方法来进进行计算或或用两种方方法互校。。7、选择与大大多数测点点较接近的的部位布置置1～2处气温观测测点。此外外，根据需需要可在结结构主要控控制截面布布置结构温温度测点，，以观测结结构温度变变化对测点点应力和变变位的影响响。布设于于结构上的的温度测点点应能反映映结构温度度的内外表表面差异、、向阳与背背阴面差异异、迎风面面与背风面面差异以及及上面与下下面的差异异。(1)所用仪器、、仪表数据据采集设备备应是经过过计量检定定的；(2)选择仪器仪仪表应从试试验的实际际需要出发发，选用的的仪器仪表表应满足测测试精度的的要求，一一般要求不不大于预计计测量值的的5%；(3)在选用仪器器仪表时，，既要注意意环境条件件，又要避避免盲目地地追求精度度，应根据据实际情况况，慎重选选择和比较较，采用符符合要求又又简易的量量测装置；；(4)量测仪器仪仪表的型号号、规格，，在同一试试验中种类类愈少愈好好，尽可能能选用同一一类型或规规格的仪器器仪表。(5)仪器仪表应应当有足够够的量程，，以满足测测试的需要要。一般原则1.量程：仪器能测量量的最大输输入量与最最小输入量量之间的范范围称为仪仪表的量程程或量测范范围.2.刻度值：仪器指示装装置的最小小刻度所代代表的被测测量的数值值。3.精确度(精度)：仪器指示与与被测值的的符合程度度。目前国内外外都还没有有统一的仪仪表精度的的表示方法法，常以最最大量程时时的相对误误差来代表表精度，并并以此相对对误差值来来判定仪表表的精度等等级。例如如一台精度度为0.2级的仪表，，意思是测测定值的误误差不超过过最大量程程的±0.2%4.灵敏度：一般来说，，仪器灵敏敏度是指在在做静态量量测时单位位输出量所所引起的仪仪表输出值值的变化，，对于不同同用途的仪仪表，灵敏敏度的单位位也各不相相同，如百百分表的灵灵敏度单位位是毫米／／毫米，测测力传感器器的灵敏度度单位是应应变/千克。有些些仪表的灵灵敏度还有有另外的含含义，使用用时应相对对其说明书书，以了解解其确切的的含义。量测仪表的的主要性能能指标5.分辨率：使仪器输出出量产生能能观察出变变化的最小小被测量。。6.滞后：仪表的输入入量从起始始量程增至至最大量程程的测量称称为正行程程，输入量量由最大量量程减至起起始量程的的测量称为为反行程。。同一输入入量程正反反两个行程程输出值间间的偏差称称为滞后。。常以全量量程中的最最大滞后值值与满量程程输出值之之比表示。。7.零位温漂和和满量程热热漂移：零位温漂是是指当仪表表的工作环环境温度不不为20℃时零位输出出温度的变变化率。满量程热漂漂移是指当当仪表的工工作环境温温度不为20℃时满量程输输出随温度度的变化率率。它们都是温温度变化的的函数，一一般由仪表表的高低温温试验得出出其温漂曲曲线并在试试验值中加加以修正。。除上述性能能外，对于于动力试验验量测仪表表的传感器器、放大器器及显示记记录仪器等等各类仪表表需考虑下下述特性。。量测仪表的的主要性能能指标8.线性范围：：保持仪表的的输入量和和输出信号号为线性关关系时，输输入量的允允许变化范范围。在动动态量测中中，对仪表表的线性度度应严格要要求，否则则将对量测测结果引起起较大的误误差。9.频响特性：：指仪器在不不同频率下下灵敏度的的变化特性性，常以频频响曲线(一般以对数数频率值为为横坐标，，以相对灵灵敏度为纵纵坐标)表示。在进进行高频动动态量测时时，应将使使用频率限限制在频响响曲线的平平坦部分以以免引起过过大的量测测误差。对对于传感器器，提高其其自振频率率将有助增增加使用频频率范围。。10.相移特性：：振动参量经经传感器转转换成电信信号或经放放大、记录录后在时间间上产生的的延迟叫相相移。若相相移特性随随频率而变变化，则对对于具有不不同频率成成份的复合合振动将引引起输出电电量的相位位失真。常常以仪器的的相频率特特性曲线来来表示其相相移特性。。在使用频频率范围内内，输出信信号相对于于输出信号号的相位差差应不随频频率改变而而变化。量测仪表的的主要性能能指标(1)试验前进行行检查、标标定和必要要的误差修修正。(2)采用电阻应应变仪进行行应变测试试时，粘贴贴电阻片的的人员应具具有一定的的经验，要要根据现场场温度，湿湿度等条件件选择贴片片及防潮工工艺，尽量量选用与观观测应变部部位相同的的材料制作作温度补偿偿片。补尝尝片应尽量量靠近应变变片设置。。(3)采用千分表表观测结构构表面应变变时，在不不影响观测测的前提下下，应尽量量使千分表表轴线靠近近结构表面面，以减小小测试误差差。(4)仪表、设备备容易受到到碰撞扰动动的部位应应加保护设设备、系保保险绳或设设置醒目的的标志，以以保证仪表表正常工作作。仪表的检查查与安装调调试(5)仪表安装工工作一般应应在加载试试验前完成成，但亦不不应安装过过早，以免免仪器受损损和遗失。。注意仪表表安装位置置和方法的的正确与否否。安装完完毕应由有有测试经验验的人员进进行检查，，有时可利利用过往车车辆来观察察仪表工作作是否正常常。(6)仪表安装完完毕后，一一般在加载载试验之前前应对各测测点进行一一段时间的的温度稳定定观测。中中间可每隔隔10分钟读数一一次，观测测时间应尽尽量选择与与加载试验验相同的气气候条件或或选择加载载试验前夕夕。这一观观测成果用用于衡量加加载试验时时外界气候候条件对观观测造成的的误差影响响范围。或或用于测点点的温度影影响修正。。仪表的检查查与安装调调试(1)采用人工读读表时，仪仪表的测读读应准确、、迅速，并并记录在专专门的表格格上，以便便于资料的的整理和计计算。记录录者应对所所有测点量量测值变化化情况进行行检查，看看其变化是是否符合规规律，尤其其应着重检检查第一次次加载时量量测值变化化情况。对对工作反常常的测点应应检查仪表表安装是否否正确，并并分析其他他可能影响响其正常工工作的原因因，及时排排除故障。。对于控制制测点应在在故障排除除后，重复复一次加载载测试项目目。(2)采用计算机机自动采集集系统读数数记录时，，应利用系系统实时监监测功能对对控制点的的应变或位位移进行监监控，对测测试结果异异常现象应应及时查明明原因并采采取补救措措施。(3)仪器安装完完毕后，一一般在加载载试验之前前应对各测测点进行一一段时间的的温度稳定定观测，中中间可每隔隔10分钟读数一一次。观测测时间应尽尽可能选择择与加载试试验相同的的外界气候候条件或选选择加载试试验前夕。。这一观测测成果用于于衡量加载载试验时外外界气候条条件对观测测造成误差差的影响范范围，或用用于测点的的温度影响响修正。试验观测与与记录静载试验测试数据实实时处理分分析在加载试验验过程中，，应对结构构变位（应应变）较大大的测点进进行稳定观观测，并将将最后一个个5分钟的增量量与第一个个5分钟的增量量进行比较较，以判定定结构变位位（应变））是否稳定定。试验前，应应通过分级级加载计算算确定各荷荷载工况下下主要控制制截面测点点的应变或或变位理论论计算值，，加载过程程中应及时时将理论值值与实测值值进行比较较。对结构变位位或应变较较大的测点点，应实时时绘制测点点变位或应应变与荷载载的关系曲曲线，以分分析结构所所处的工作作状态。对于技术状状况较差的的桥跨结构构，应实时时绘制桥跨跨结构挠度度纵桥向或或横桥向分分布曲线，，以分析桥桥跨结构的的整体工作作性能。静载试验的加载控制制与安全措措施人员安全仪表设备安安全桥梁结构安安全动力荷载试验脉动试验行车试验跳车激振试试验刹车试验动载试验的的项目内容容包括：(1)检验桥梁结结构在动力力荷载作用用下的受迫迫振动特性性，如桥梁梁结构动位位移、动应应力、冲击击系数的行行车试验。。(2)测定桥梁结结构的自振振特性，如如结构或构构件的自振振频率、振振型和阻尼尼比等的脉脉动试验或或跳车激振振试验。动载试验的的分类荷载试验成果分分析与评定定静载试验效效率结构工作状状况评定分分析裂缝及其扩扩展情况的的评定分析析桥梁静载试试验报告的编制制一、试验概概况二、试验的的目的三、试验方方案设计四、试验日日期及试验验的过程五、各项试试验达到的的精度六、试验成成果与分析析七、试验记记录摘录八、技术结结论九、经验教教训十、有关图图片、照片片淮园路景观观桥承载能能力试验1、项目概况2、检测目的及及内容3、荷载试验依依据4、静载试验5、荷载试验综综合结论6、试验后外观观检查7、结论目录31项目概况该桥梁为6m+10m+6m三室箱涵，，车行道为为双向四车车道，设计计车速为40km/h，道路总宽宽度为42m，其中车行行道15m。设计荷载：：汽车荷载载为公路-Ⅰ级。32检测目的及及内容试验目的：通过检测、、计算和荷荷载试验，，检验桥跨跨结构的强强度和刚度是否满足足设计和规规范要求；；对桥梁的的安全状态态和能否满足的承载载等级做出出评估.(2)通过荷载试试验建立桥桥梁初始技技术档案。。试验内容：(1)在静载作用用下测试桥桥梁各控制制部位的应应变；(2)在静载作用用下测试桥桥梁控制部部位的竖向向位移（挠挠度）值。。33荷载试验依依据1、《公路桥桥梁承载能能力检测评评定规程》》JTG/TJ21-2011；2、《《混混凝凝土土结结构构试试验验方方法法标标准准》》GB50152-2012；3、本本桥桥的的相相关关资资料料。。34静载载试试验验采用用有有限限元元分分析析软软件件建建立立空空间间实实体体模模型型进进行行结结构构分分析析计计算算，，采采用用实实体体单单元元solid45模拟拟混混凝凝土土结结构构，，共共建建立立47580个节节点点，，划划分分34560个单单元元。。测试试方方案案的的制制定定35静载载试试验验根据据主主梁梁内内力力计计算算结结果果选选择择中中间间涵涵洞洞1/2跨截截面面作作为为测测试试正正弯弯矩矩截截面面，，选选取取中中间间腹腹板板与与顶顶板板交交接接面面作作为为测测试试负负弯弯矩矩截截面面。测试试方方案案的的制制定定36静载载试试验验根据据主主梁梁ANSYS内力力计计算算分析析。。应变变计计采采用用：：振弦弦式式应应变变计计挠度度计计：：采用用千千分分表表测点点布布置置方方案案37静载载试试验验根据据主主梁梁ANSYS内力力计计算算分析析得得。。采用用22吨的的载载重重车车，，荷荷载载效效率率系系数数达达到到98.1%。满满足足规规范范要要求求荷载载布布载载方案案38静载载试试验验根据据主主梁梁ANSYS内力力计计算算分析析得得。。采用用22吨的的载载重重车车，，荷荷载载效效率率系系数数达达到到100.9%。满满足足规规范范要要求求荷载载布布载载方案案静载载试试验验静载载试试验验过程程———测点点布布设设40静载载试试验验静载载试试验验过程程———测点点布布设设41静载载试试验验静载载试试验验过程程———测点点布布设设42静载载试试验验静载载试试验验过程程-加载载车车辆辆静载载试试验验过程程-加载载车车辆辆静载载试试验验44静载载试试验验静载载试试验验过程程———试验验数数据据查查看看45静载载试试验验工况况一一试验验结果果跨中中截截面面（（1-1截面面））各各梁梁底底面面实实测测应应变变值值均均小小于于理理论论计计算算值值，，校校验验系系数数在在0.29～0.85之间间,相对对残残余余变变位位不不大大于于20%。静载载试试验验工况况一一试验验结果果跨中中截截面面（（1-1截面面））挠挠度度测测点点的的实实测测值值均均小小于于理理论论计计算算值值，，校校验验系系数数在在0.34～0.49之间间,相对对残残余余变变位位不不大大于于20%。47静载载试试验验工况况二二试验验结果果2-2截面面各各梁梁顶面实实测测应应变变值值均均小小于于理理论论计计算算值值，，效效验验系系数数在在0.4