道桥试验检测技术课件第六讲

道路与桥桥梁工程程

试验验检测技技术第六讲：：桥梁荷荷载试验验及基础础检测本讲内容容§3.1荷载试验验的目的的及主要要内容§3.2加载方案案和测定定布置§3.4静载试验验§3.6桥梁动载载测试范范围§3.3静载试验验仪器设设备§3.5试验数据据分析及及桥梁承承载能力力评定§3.7动载试验验的常用用仪器设设备§3.8桥梁动载载试验§3.9试验数据据整理和和分析本讲内容容（二））§4.1地基承载载力检测测§4.2钻（挖））孔灌注注桩检测测§4.4本周实测测题：电电阻应变变片的粘粘帖（选选做）§4.3基桩承载载力检测测§4.5作业§3.1荷载试验验的目的的及主要要内容荷载试验验目的：：荷载试验验的准备备工作。。荷载试验验的主要要内容。。桥梁荷载载试验就就是对桥桥梁结构构物进行行直接加加载测试试的一种种特殊的的科学试试验工作作。桥梁荷载载试验分分为静载试验验和动载试验验。§3-1荷载试验的的目的及主主要内容旧桥：（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。一、荷载试验的目的：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。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。三个阶段：：桥梁结构构的考察和和试验准备备（1-2）加载试验与与观测（3-5）测试结果的的分析与评评定（6-7）选择试验孔孔（墩）静载试验加加载位置的的放样和加加载位置的的安排试验人员组组织及分工工搭设脚手架架和测试支支架荷载试验的的准备工作作其他准备工工作一、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短工况况(2)附加工况l／4截面最大正正弯短工况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跨中最最大正弯短短工况桥墩最大竖竖向反力工工况4．连续刚构构桥试验荷荷载工况(1)主要工况主跨墩顶最最大负弯矩矩工况主跨跨中最最大正弯短短工况(2)附加工况墩顶支点最最大剪力工工况边跨最大正正弯短工况况桥墩(台)最大反力工工况2．连续梁桥桥试验荷载载工况(1)主要工况主跨支点最最大负弯矩矩工况主跨跨中最最大正弯矩矩工况(2)附加工况边跨最大正正弯矩工况况主跨桥墩最最大竖向反反力工况主跨支点最最大剪力工工况加载方案与与实施加载方案与与实施一、试验荷载工况的确定：5．无铰拱桥桥试验荷载载工况(1)主要工况拱顶最大正正弯矩工况况拱脚最大负负弯短工况况（2）附加工况况拱脚最大水水平推力工工况l/4截面最大正正弯短和最最大负弯短短工况l/4截面正负挠挠度绝对值值之和最大大工况7、斜拉桥试试验荷载工工况(1)主些工况主梁中儿跨跨中最大止止弯距工况况主梁墩顶支支点最大负负弯短工况况主塔塔顶纵纵桥向最大大水平变位位与塔脚截截面最大弯弯矩工况(2)附加工况中孔跨中附附近拉索最最大拉力工工况主梁最大挠挠度工况辅助墩最大大竖向反力力工况6、两铰拱桥桥试验工况况(1)主要工况拱顶最大正正弯矩工况况拱脚最大水水平推力工工况(2)附加工况l/4截面最大正正弯矩和最最大负弯矩矩工况l/4截面正负挠挠度绝对值值之和最大大工况二、试验荷载等级的确定：(1)汽车和人群群(标准设计荷荷载)；(2)挂车或履带带车(验算荷载)(3)需通行的特特殊重型车车辆。分别计算设设计时所采采用的控制制荷载或由由试验目的的所决定的的荷载对结结构控制截截面产生的的内力(或变形)的最不利值值并进行比比较，取其其中最不利利者对应的的荷载作为为控制荷载载。荷载试验应应尽量采用用与控制荷荷载相同的的荷载，而而组成控制制荷载(标准设计荷荷载)的车辆是由由运管车辆辆统计而得得的概率模模型。当客客观条件所所限，采用用的试验荷荷载与控制制荷载有差差别时，为为保证试验验效果，在在选择试验验荷载的大大小和加载载位置时采采用静载试试验效率ηq进行控制。。控制荷载加载设备的选择可行式车辆辆、重物直直接加载加载重物的称量称重法、体体积法、综综合计算法法轴重无论采用何何种方法确确定加载重重力，均应应做到准确确可靠，其其称量误差差最大不得得越过5%，最好能采采用两种称称量方法互互相校核。。静载加载分级与控制为了加载安安全和了解解结构应变变和变位随随试验荷载载增加的变变化关系。。1、分级控制制的原则(1)当加载分级级较为方便便时，可按按最大控制制截面内力力荷载工况况均分为4～5级。(2)当使用载重重车加鼓，，车辆称重重有困难时时也可分成成3级加载。(3)当桥梁的调调查和验算算工作不充充分，或桥桥况较差，，应尽量增增多加载分分级。如限限于条件，，加载分组组较少时，，应汁意每每级加载时时，车辆荷荷载应逐辆辆缓缓驶入入预定加载载位置，必必要时可在在加载车辆辆未到达预预定加就位位置的分次次对控制测测点进行读读数监控，，以确保试试验安全。。(4)在安排加载载分级时，，应注意加加载过程中中其他截面面内力亦应应逐渐增加加，且最大大内力不应应超过控制制荷载作用用下的最不不利内力。。(5)根据具体条条件决定分分级加载的的方法．最最好每级加加载后卸载载，也可逐逐级加载，，达到最大大荷载后逐逐级卸载。。加载方式及设备的选择：2、车辆荷载载加载分级级的方法（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。。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，技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。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§3-3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、半导导体式应变片的构造造箔式应变片900应变花450应变花1200应变花温度稳定观测测仪表的测读与与记录裂缝观测静载试验过程程一、试验观测与记录：简述静载试验验过程中混凝凝土裂缝观测测的基本步骤骤：裂缝观测的内内容为结构受受拉力较大部部位和旧桥原原有较长、较较宽的部位。。在这些部位上上应量测裂缝缝的长度、宽宽度，并在混混凝土表面沿沿裂缝走向进进行描绘。加载过程中观观测裂缝的长长度及宽度变变化情况。加载至最不利利荷载及卸载载后应对结构构裂缝进行全全面检查，尤尤其仔细检查查是否产生新新的裂缝，并并记录。构件裂缝图绘制时，用坐坐标纸或方格格纸按比例先先作一个裂缝缝开展面的展展开图。然后，在展开开图上描出裂裂缝的长短、、间距，注明明“分级荷载/裂缝宽度”，试件方位、、编号等。二、加载的实施与控制：1、加载程序

重物加载：按按荷载分级（（一般4~5级）逐级加载载，每级荷载载堆放位置准准确、整齐稳稳定。荷载施施加完毕后，，逐级卸载。。车辆加载：用用车辆加载时时，先由零载载加至第一级级荷载、卸载载至零载；再再由零载加至至第二级何载载，卸至零载载……，直至所有荷荷载施加完毕毕(有时为了确保保试验结果准准确无误，每每一级荷载重重复施加1～2次)。每一级荷载载施加次序为为纵向先施加加重车，后施施加前后标淮淮车；横向先先施加桥中心心的车辆，后后施加外侧的的车辆。静载试验过程程2、加载稳定时间控制

选择一个控制制点，每级加加载（或卸载载）后立即测测读一次，计计算其与加载载（或卸载））前测读值之之差值Sg，然后每隔2min测读一次，计计算2min前后读数的差差，并按下式式计算相对读读数差值m：当m值小于1％或小于量测测仪器的最小小分辩率时即即认为结构基基本稳定。静载试验验过程3、加载过程的观察

4、终止加载的控制条件

发生下列列情况应应中途终终止加载载：(1)控制测点点应力值值已达到到或超过过用弹性性理论按按规范安安全条件件反算的的控制应应力值时时；(2)控制测点点变位(或挠度)超过规范范允许值值时；(3)由于加载载使结构构裂缝的的长度、、宽度急急剧增加加，新裂裂缝大量量出现，，缝宽超超过允许许值的裂裂缝大量量增多，，对结构构使用寿寿命造成成较大的的影响时时；(4)拱桥加载载时，沿沿跨长方方向的实实测挠度度曲线分分布规律律与计算算值相差差过大或或实测挠挠度超过过计算值值过多时时；(5)发生其他他损坏，，影响桥桥梁承载载能力或或正常使使用时。。静载试验验过程试验资料料的修正正（1）测值修修正（2）温度影影响修正正（3）支点沉沉降影响响修正各测点变变位与应应变计算算总变位弹性变位位残余变位位应力计算算试验结果果与理论论分析结结果的比比较§3-5试验数据据分析及及承载能能力评定定一、试验数据分析：二、荷载试验成果分析与承载能力评定：1、结构工作状况

校验系数数实测值与与理论值值的关系系曲线相对残余余变位（（或应变变）动载性能能2、结构的强度及稳定

3、地基基础

4、结构的刚度要求

5、裂缝三、静载试验报告编写：桥梁试验验实例成桥试验验：云阳阳高架桥桥旧桥检测测：信阳阳公跨铁铁§3.6桥梁动载载测试范范围§3.7动载试验验的常用用仪器设设备§3.8桥梁动载载试验§3.9试验数据据整理和和分析地基承载载力试验验地基容许许承载力力的确定定途径：：在地质基基本相同同的条件件下，参参照邻近近结构物物地基容容许承载载力；根据现场场荷载试试验或触触探试验验资料；；按地基承承载力理理论公式式计算；；按现行规规范（JTJ024-85《《公路桥涵涵地基与与基础设设计规范范》）提供的的经验计计算；地基承载载力试验验桥涵地基基的容许许承载力力可根据据地质勘勘测、原原位测试试、野外外荷载试试验以及及邻近旧旧桥涵调调查对比比，同经经验和理理论公式式计算综综合分析析确定。。当缺乏乏上述资资料时可可按JTJ024-85《《公路桥涵涵地基与与基础设设计规范范》推荐的方方法确定定地基容容许承载载力，对对地质和和结构复复杂的桥桥涵地基基应根据据现场荷荷载试验验确定容容许承载载力。地基承载载力试验验按规范确确定地基基的容许许承载力力：按规范提提供的经经验公式式和参数数确定地地基容许许承载力力，它使使确定地地基土容容许承载载力的工工作大为为简化。。但规范范仅对一一般土质质条件作作了规定定，对一一些特殊殊地基，，如接近近流动状状态的软软弱粘性性土、含含有大量量有机质质土和盐盐渍土等等，以及及对于大大的或较较重要的的工程，，还应结结合具体体情况，，综合采采用荷载载试验、、现场标标准贯入入试验及及静力触触探及理理论计算算等方法法研究分分析后确确定。地基承载载力试验验按规范确确定地基基的容许许承载力力步骤：：1、确定土土的类别别名称；；根据土的的塑性指指数、粒粒径、工工程地质质特性等等，将地地基土分分为粘性性土、砂砂类土、、碎卵石石类土、、黄土、、冻土及及岩石六六类2、确定土土的状态态；（确确定土层层所处的的天然松松密和稠稠度状况况）粘性土著著人根据据液性指指数分为为坚硬、、半坚硬硬、硬塑塑、软塑塑及流塑塑状态；；砂类土土根据相相对密度度分为稍稍松、中中等密实实、密实实状态；；碎卵石石类土则则按密实实度分为为密实、、中等密密实及松松散状态态。3、确定土土的容许许承载力力；地基承载载力试验验按规范确确定地基基的容许许承载力力步骤：：当基础最最小边宽宽超过2m或基础埋埋深超过过3m，且h/b<=4时，粘性性土、砂砂类土、、碎卵石石类土、、黄土的的容许承承载力可可按下式式计算：：当基础最最小边宽宽不大于于2m，基础埋埋深不大大于3m时，地基基土容许许承地力力可直接接从规范范查取。。地基承载载力试验验按规范确确定地基基的容许许承载力力步骤：：老粘土及及残积粘粘性土的的容许承承载力（（指第四四纪晚更更新世（（Q3）及其以以前沉积积的粘性性土）按按压缩指指模量查查表确定定；一般性粘粘土（指指第四纪纪全新世世（Q4）沉积的的粘性土土）及新新沉积的的粘性土土的容许许承载力力按液性性指数和和天然孔孔隙比查查表确定定；砂土地基基的容许许承载力力按土的的名称、、湿度关关系及按按相对密密度Dr确定的密密实程度度查表确确定；碎石土地地基的容容许承载载力按土土名及密密实程度度查表确确定；新近堆积积的黄土土地基承承载力可可根据土土的天然然含水量量与液限限比查表表确定；；地基承承载力力试验验按规范范确定定地基基的容容许承承载力力步骤骤：一般黄黄土的的地基基承载载力可可按天天然含含水量量、液液限含含水量量与天天然孔孔隙比比值查查表确确定；；老黄土土的容容许承承载力力可按按天然然孔隙隙比和和含量量水量量与液液限含含水量量的比比值查查表确确定；；岩石的的容许许承载载力按按岩石石单轴轴抗压压强度度与岩岩石的的破碎碎程度度查表表确定定；多年冻冻土的的容许许承载载力可可按土土的名名称及及基础础底面面的月月最高高温度度查表表确定定。静力触触探试试验指通过过一定定的机机械装装置，，将某某种规规格的的金属属触探探头用用静力力压入入土层层中，，同时时用传传感器器或直直接量量测仪仪表测测试土土层对对触探探头的的贯入入阻力力，以以此来来判断断、分分析确确定地地基土土的物物理力力学性性质。。静力力触探探试验验适用用于粘粘性土土，粉粉土和和砂土土，主主要用用于划划分土土层，，估算算地基基土的的物理理力学学指标标参数数，评评定地地基土土的承承载力力，估估算单单桩承承载力力及判判定砂砂土地地基的的液化化等级级等。。（多多为设设计单单位采采用））。动力触触探试试验指利用用锤击击功能能，将将一定定规格格的圆圆锥探探头打打入土土中，，根据据打入入土中中的阻阻抗大大小判判别土土层的的变化化，对对土层层进行行力学学分层层，并并确定定土层层的物物理力力学性性质，，对地地基土土作出出工程程地质质评价价。动动力触触探试试验适适用于于强风风化、、全风风化的的硬质质岩石石，各各种软软质岩岩及各各类土土；动动力触触探分分为轻轻型、、重型型及超超重型型三类类。目目前承承建单单位一一般选选用轻轻型和和重型型。轻型动动力触触探试试验轻型触触探仪仪适用用于砂砂土、、粉土土及粘粘性土土地基基检测测，（（一般般要求求土中中不含含碎、、卵石石），，轻型型触探探仪设设备轻轻便，，操作作简单单，省省人省省力，，记录录每打打入30cm的锤击击次数数，锤锤重10kg，落距距50cm，圆锥锥头锥锥角60度，锥锥底面面积12.6cm2；代用用公式式为R=（0.8×N-2）×9.8（R-地基容容许承承载力力Kpa，N-轻型触触探锤锤击数数）。。重型动动力触触探试试验重型触触探仪仪：适适用于于各类类土，，是目目前承承建单单位应应用最最广泛泛的一一种地地基承承载力力测试试方法法，该该法是是采用用质量量为63.5kg的穿心心锤，，以76cm的落距距，圆圆锥头头锥角角60度，锥锥底面面积43cm2；将触触探头头打入入土中中，记记录打打入10cm的锤击击数，，代用用公式式为y=35.96x+23.8(y-地基容容许承承载力力Kpa，x-重型触触探锤锤击数数)。标准贯贯入（（SPT）试验验标准贯贯入试试验：：标准准贯入入试验验是动动力触触探类类型之之一，，其利利用质质量为为63.5kg的穿心心锤，，以76cm的恒定定高度度上自自由落落下，，将一一定规规格的的触探探头打打入土土中15cm，然后后开始始记录录锤击击数目目，接接着将将标准准贯入入器再再打入入土中中30cm，用此此30cm的锤击击数（（N）作为为标准准贯入入试验验指标标，标标准贯贯入试试验是是国内内广泛泛应用用的一一种现现场原原位测测试手手段，，它不不仅可可用于于砂土土的测测试，，也可可用于于粘性性土的的测试试。锤锤击数数（N）的结结果不不仅可可用于于判断断砂土土的密密实度度，粘粘性土土的稠稠度，，地基基土的的容许许承载载力，，砂土土的振振动液液化，，桩基基承载载力，，同时时也是是地基基处理理效果果的一一种重重要方方法。。（多多为测测试中中心及及设计计单位位采用用）。。标准贯贯入（（SPT）试验验注意意事项项1、若遇遇比较较密实实的砂砂层，，贯入入深度度不足足30cm的锤击数已已超过50次时，应终终止试验，，并记录实实际贯入深深度ΔS和累计锤击击数n，并换算成成贯入30cm的锤击数N。N=30n/ΔS2、杆长度超超过3m时需按钻杆杆长度查出出修正系数数对锤击数数进行修正正。3、在基坑中中每隔1-2m进行一次试试验；多次次试验后取取锤击数的的平均值。。砂土密实程程度与锤击击数N和相对密度度Dr的关系密实程度分级相对密度Dr实测平均锤击数N密实Dr≥0.6730-50稍密0.67>Dr≥0.3310-29松散稍松0.33>Dr≥0.205-9极松Dr<0.20<5粘性土稠度度状态与锤锤击数N和液性指数数IL的关系N<22-44-77-1818-35>35液性指数IL>11-0.750.75-0.50.5-0.250.25-0<0稠度状态流塑软塑可塑可塑-硬塑硬塑坚硬钻孔灌注桩桩泥浆选用用及其指标标要求钻孔泥浆一一般由水、、粘土(或膨润土)和添加剂按按适当配合合比配制而而成，其性性能指标可可参照后表表选用。直径大于2.5m的大直径钻钻孔灌注桩桩对泥浆的的要求较高高，泥浆的的选择应根根据钻孔的的工程地质质情况、孔孔位、钻机机性能、泥泥浆材料条条件等确定定。在地质质复杂，覆覆盖层较厚厚，护筒下下沉不到岩岩层的情况况下，宜使使用丙烯酰酰胺即PHP泥浆，此泥泥浆的特点点是不分散散、低固相相、高粘度度。①地下水水位高或或其流速速大时，，指标取取高限，，反之取取低限；；②地质状状态较好好，孔径径或孔深深较小的的取低限限，反之之取高限限；③在不易易坍塌的的粘质土土层中，，使用推推钻、冲冲抓、反反循环回回转钻进进时，可可用清水水提高水水头(≥2m)维护孔壁壁；④若当地地缺乏优优良粘质质土，远远运膨润润土亦很很困难，，调制不不出合格格泥浆时时，可掺掺用添加加剂改善善泥浆性性能，各各种添加加剂掺量量可按JTJ041-2000《公路桥涵涵施工技技术规范范》附录C—1选取；⑤泥浆的的各种性性能指标标测定方方法见附附录C—2。钻孔灌注注桩泥浆浆选用及及其指标标要求钻、挖孔孔桩成孔孔质量标标准质量检验验及质量量标准钻、挖孔孔在终孔孔和清孔孔后，应应进行孔孔位、孔孔深检验验。孔径、孔孔形和倾倾斜度宜宜采用专专用仪器器测定，，当缺乏乏专用仪仪器时，，可采用用外径为为钻孔桩桩钢筋笼笼直径加加100mm(不得大于于钻头直直径)，长度为为4～6倍外径的的钢筋检检孔器吊吊入钻孔孔内检测测。钻、挖孔孔成孔的的质量标标准见后后表。注：清孔孔后的泥泥浆指标标，是从从桩孔的的顶、中中、底部部分别取取样检验验的平均均值。本本项指标标的测定定，限指指大直径径桩或有有特定要要求的钻钻孔桩。。钻、挖孔孔桩成孔孔质量标标准钻孔桩清清孔要求求清孔要求求1、钻孔深深度达到到设计标标高后，，应对孔孔深、孔孔径进行行检查，，符合前前表要求求后方可可清孔。。2、清孔方方法应根根据设计计要求、、钻孔方方法、机机具设备备条件和和地层情情况决定定。3、在吊人人钢筋骨骨架后，，灌注水水下混凝凝土之前前，应再再次检查查孔内泥泥浆性能能指标和和孔底沉沉淀厚度度，如超超过规定定，应进进行第二二次清孔孔，符合合要求后后方可灌灌注水下下混凝土土。清孔时应应注意事事项1、清孔方方法有换换浆、抽抽浆、掏掏渣、空空压机喷喷射、砂砂浆置换换等，可可根据具具体情况况选择使使用。2、不论采采用何种种清孔方方法，在在清孔排排渣时，，必须注注意保持持孔内水水头，防防止坍孔孔。3、无论采采用何种种方法清清孔，清清孔后应应从孔底底提出泥泥浆试样样，进行行性能指指标试验验，试验验结果应应符合前前表的规规定。灌灌注水下下混凝土土前，孔孔底沉淀淀土厚度度应符合合前表的的规定。。4、不得用用加深钻钻孔深度度的方式式代替清清孔。泥浆用粘粘质土原原料的性性能要求求一般可选选用塑性性指数大大于25，0.074mm通过率大大于50%的粘质土土调制泥泥浆。当当缺少上上述性能能的粘质质土时，，可用性性能略差差的粘质质土，并并掺入30%的塑性指指数大于于25的粘质土土。