桥梁桩基础静载试验的方法与方案

桥梁桩基础静载试验的方法与方案第一节第二节第三节第四节第五节第六节静载试验的方法与程序桥梁结构静载试验的方案设计试验现场组织桥梁桩基础静载试验(选学)静载试验数据整理分析静载试验实例(选学)2第一节静载试验的方法与程序一、静载试验的目的

桥梁静载试验是按照预定的试验目的与试验方案，将静止的荷载作用在桥梁上的指定位置，观测桥梁结构的静力位移、静力应变、裂缝、沉降等参量的试验项目，然后根据有关规范和规程的指标，判断桥梁结构的承载能力以及在荷载作用下的工作性能。3静载试验分类

梁桥、刚构桥上部试验拱桥

斜拉桥、悬索桥桥梁静载试验

桥墩下部试验桥台基础4静载试验分类生产鉴定性试验、科学研究性试验；主要构件试验、全桥整体试验；实桥现场检测、桥梁结构模型的室内试验。为了能够较为客观地反映桥梁结构的工作性能，桥梁检测多采用实桥现场检测。5桥梁静载试验主要解决以下问题检验桥梁结构的设计与施工质量，验证结构的安全性与可靠性。验证桥梁结构的设计理论与计算方法，充实与完善桥梁结构的计算理论与施工技术，积累科学技术资料。掌握桥梁结构的工作性能，判断桥梁结构的实际承载能力。6二、静载试验的程序

桥梁现场检测 分为三个阶段准备规划阶段加载与观 测阶段分析总结阶段

71.准备规划阶段①技术资料的收集：设计、施工、监理、试验、养护与维修、环境因素、交通量及重载车辆的情况等②桥梁现状检查：桥面、排水、承重结构开裂与否及裂缝分布情况、有无露筋现象及钢筋锈蚀程度、混凝土碳化剥落程度、支座、冲刷等。对试验桥梁的现状做出宏观判断。

81.准备规划阶段③理论分析计算：设计内力计算是按设计图纸、

设计荷载、设计规范，采用专用或通用软件， 计算出结构的设计内力；试验荷载效应计算是 按实际加载等级、加载位置及加载重量，计算 出各级试验荷载作用下桥梁结构各测点的反应 如位移、应变等，以便与实测值进行比较。91.准备规划阶段④试验方案制定：测试内容确定、加载方案设

计、观测方案设计、仪器仪表选用等。试验方 案是整个检测工作技术纲领性文件，因此，必 须具备全面、详实、可操作性强等基本特点。⑤现场准备：搭设工作脚手架、测量仪表支架、测点放样、测试元件布置、测量仪器安装调试、通讯照明安排等，现场准备阶段工作量大，工作条件复杂，是试验过程重要环节。102.加载与观测阶段•加载与观测阶段是整个检测工作中心环节。•流程：准备工作试验方案进行加载观测试验结构受力后的各项性能指标记录各种观测数据和资料112.加载与观测测阶段注意：对于于静载试验验，测得的的各种技术术数据与理论计计算结果必必须进行现现场分析比比较。目的：以判判断受力后后结构行为为是否正常常；是否可以进进行下一级级加载；确保试验结结构、仪器器设备及试试验人员的的安全。123.分析总结阶阶段本阶段是对对原始测试试资料进行行综合分析析的过程。这一阶阶段的工作作，直接反反映整个检检测工作的质量。大量的观测测数据、文文字记载和和图片等材材料，受各种因素的的影响，原原始测试数数据一般显显得缺乏条理性与规规律性，未未必能直接接揭示试验验结构的内在行为。。1314对它们进行行科学的分分析与处理理，以去伪伪存真、去粗存存精，进行行综合分析析比较，从从中提取有价值值的资料。。对于一些数数据或信号号，有时还还需按照数数理统计或其它它方法进行行分析，或或依靠专门门的分析仪器和和分析软件件进行分析析处理，或或按照有关规程程的方法进进行计算。。测试数据经经分析处理理后，按照照相关规范范或规程以及检检测的目的的要求，对对检测对象象做出科学准确确的判断与与评价。桥梁静载试试验依照规规范•《大跨径混凝凝土桥梁的的试验方法法》•《公路桥梁设设计规范》•《公路旧桥承承载能力鉴鉴定方法》•《城市桥梁养养护规范》•《城市桥梁荷荷载规范》•等等15第二节静载试验的的方案设计计一、试验对对象选择二、理论分分析计算三、加载方方案设计试验方案设设计流程四、观测内内容确定五、测点布布置六、测试仪仪器选择16一、试验对对象的选择择结构型式与与跨度相同同：代表性性的一孔或或几孔；结构型式不不相同：按按不同的结结构型式分分别选取具具有代表性的的一孔或几几孔；结构型式相相同但跨度度不同：取取跨度最大大的一孔或或几孔；对于预制梁梁，应根据据不同跨度度及制梁工工艺，按照照一定的比例例进行随机机抽查试验验。17一、试验对对象的选择择试验对象的的选择还应应考虑以下下条件。试验孔或试试验墩台的的受力状态态最为不利利；试验孔或试试验墩台的的破损或缺缺陷比较严严重；试验孔或试试验墩台便便于搭设脚脚手支架，，布置测点及加载。。18二、理论分分析计算•理论分析计计算包括试试验桥跨的的设计内力力计算和试验荷载载效应计算算两个方面面。设计图纸设计荷载计算模型设计内力荷载效应控制截面19常见桥型控控制截面设设计内力及及观测内容容跨中截面的的弯矩设计内力支点截面的的剪力（曲线梁：：支点扭矩矩）简支梁应变观测变形观测跨中截面应应变支点、L/4、跨中、L3/4（曲线梁跨跨中扭转角角）20常见桥型控控制截面设设计内力及及观测内容容中跨跨中、、L/4、L3/4、中支点截截面、设计内力边跨（次边边跨）跨中弯矩、、剪力连续梁桥连续刚构桥桥应变观测变形观测中跨跨中、、中支点、、近中支点的的边跨跨中中支点沉降，，各跨L/4、跨中、L3/421常见桥型控控制截面设设计内力及及观测内容容固端根部截截面的弯矩与剪剪力；设计内力墩身控制截截面的弯矩与轴轴力；T型刚构应变观测变形观测固端根部截截面、墩身控制截截面的应变变悬臂端部的的挠度、墩顶截面的的水平位移与转角角22常见桥型控控制截面设设计内力及及观测内容容拱肋或拱圈圈控制截面面（拱顶、、L/4、拱脚）的轴轴力、弯矩矩；设计内力中承式、下下承式还包包括吊杆的的轴力；上承式还包包括立柱的的轴力拱桥应变观测变形观测拱脚、L/4、跨中、L3/4处拱肋或拱圈截面面；中承式或下下承式，还还应测试吊吊杆的应变变；系杆拱，还还应测试系系杆的内力力变化；拱脚、L/4、跨中、L3/4处拱肋或拱拱圈；墩台顶的挠挠度与水平平位移；；23常见桥型控控制截面设设计内力及及观测内容容加劲梁控制制截面的弯弯矩、扭矩矩与轴力；；索塔控制截截面的弯矩矩与轴力；；设计内力控制拉索的的轴力；桥面系的局局部弯曲应应力；斜拉桥应变观测加劲梁控制制截面及索索塔控制截截面的应变变；控制拉索的的索力；桥面系的工工作性能；；变形观测各跨支点、、L/4、跨中、L3/4截面的挠度度；上述部位的的扭转角和和横桥向位位移；索塔塔顶的的水平位移移，2425常见桥型控控制截面设设计内力及及观测内容容加劲梁控制制截面的弯弯矩与剪力力，主缆的轴力力，设计内力索塔控制截截面的轴力力、弯矩，，吊杆的轴力力，桥面系的应应力加劲梁跨中中截面、L/8截面、悬索桥应变观测索塔控制截截面的应变变；控制吊杆的的轴力，最最大索股索索力；主缆的表面面温度，桥桥面系的工工作性能；；加劲梁支点点、L/8、L/4、L3/8、跨中、变形观测L5/8、L3/4、L7/8截面的挠度度；以及上述测测点在偏载载情况下的扭转角和和横桥向位位移；索塔塔顶的的水平位移移，试验荷载效效应•试验荷载效效应计算是是在设计内内力计算结结果的基础上，来确确定加载位位置、加载载等级以及及在试验荷载作用下下结构反应应大小的过过程，也是是一个反复试算的过过程。•由于桥梁静静载试验为为鉴定荷载载试验，试试验荷载原则上应尽尽量采用与与设计标准准荷载相同同的荷载，但由于于客观条件件的限制，，实际采用用的试验荷载往往很很难与设计计标准荷载载一致。26•在不影响主主要试验目目的的前提提下，一般般采用内力或变变形等效的的加载方式式，即计算算出设计标准荷荷载对控制制截面产生生的最不利利内力，以此作作为控制值值，然后调调整试验荷荷载使该截面内内力逐级达达到此控制制值，从而而实现检验鉴定定的目的27试验荷载效效应•根据《大跨径混凝凝土桥梁的的试验方法法》的要求，在选择试验验荷载大小小及加载位位置时应采采用静载试试验效率η进行调控，，即η=StSd(1+μ)St——试验荷载作作用下，检检测部位变变形或内力力的计算值值；Sd——设计标准荷荷载作用下下，检测部部位变形或或内力的计计算值；1＋μ——设计取用的的冲击系数数。η取值值宜宜在在0.8～1.05之间间。。28试验验荷荷载载效效应应根据据最最大大试试验验荷荷载载量量及及试试验验目目的的的的不不同同，，可可以以分为为：：☺基基本本荷荷载载试试验验：：最最大大试试验验荷荷载载为为设设计计标标准准规规定定的的荷载载，，即即1.0≥≥ηη＞0.8，包包括括设设计计标标准准规规定定的的动动力系系数数或或荷荷载载增增大大系系数数等等因因素素的的作作用用；；☺重重荷荷载载试试验验：：最最大大试试验验荷荷载载大大于于基基本本荷荷载载，，即即η＞1.0，一一般般只只在在特特殊殊情情况况下下才才进进行行重重荷荷载载试试验验，，其上上限限值值根根据据检检验验要要求求确确定定；；29☺轻轻荷荷载载试试验验：：最最大大试试验验荷荷载载小小于于基基本本荷荷载载，，即即0.8≥≥ηη＞0.5，但但为为了了充充分分反反映映结结构构的的整整体体工工作和和减减少少量量测测的的误误差差，，要要求求试试验验荷荷载载不不小小于于基基本荷荷载载的的0.5倍。。•根据据上上述述两两点点，，在在计计算算试试验验荷荷载载效效应应时时，，首首先先要要根据据控控制制截截面面的的设设计计内内力力及及加加载载设设备备的的种种类类，，初初步确确定定加加载载位位置置、、加加载载等等级级，，以以使使试试验验荷荷载载逐逐级级达到到该该截截面面的的设设计计内内力力，，实实现现预预定定的的加加载载效效率率；；30试验验荷荷载载效效应应•同时时，，应应计计算算其其他他控控制制截截面面在在试试验验荷荷载载作作用用下下内力，，如未未超过过其设设计内内力，，说明明试验验荷载载的加载位位置、、加载载等级级有效效且安安全，，如超超过其其设计内力力，则则应重重新调调整试试验荷荷载的的加载载位置置、加载等等级，，直至至找到到既可可使控控制截截面达达到其其加载效率率、又又确保保其它它截面面在试试验荷荷载作作用下下不超过其其设计计内力力的加加载方方式为为止。。31试验荷荷载效效应•其次，，根据据最终终确定定的加加载等等级、、加载载位置置及加加载重量，，计算算出试试验桥桥梁各各级试试验荷荷载作作用下下的结结构行为，，包括括试验验桥梁梁各应应力测测试截截面的的应力力应变变，各挠度度测点点的挠挠度，，必要要时还还要根根据试试验桥桥梁的的受力特点点，计计算出出各测测点的的扭角角、水水平位位移等等结构构反应，以以便与与实测测值进进行比比较，，评价价该桥桥的工工作性性能。•最后，，在上上述工工作的的基础础上，，结合合现场场实际际情况况，形成严严密可可行的的加载载程序序，以以便试试验时时实施施。32三、加加载方方案设设计•加载是是桥梁梁静载载试验验重要要的环环节之之一，，包括加载载设备备的选选用，，加载载、卸卸载程程序的的确定以及及加载载持续续时间间三个个方面面。333.1加载设设备选选用车辆荷荷载常用加载设备重物专门的的加力力架34车辆荷荷载加加载注意两两点：：•一是对对于加加载车车辆应应严格格称重重，实实际车车辆与计算算相差差不超超过5%；•二是尽尽可能能采用用与标标准车车相近近的加加载车车辆；确确保车车轴距距离与与计算算相同同。35重物加加载•重物：：铸铁铁块、、预制制块、、沙包包、水水箱；；•流程：：逐级级增加加，控控制截截面设设计内内力达达到加载效效率；；•缺点：：加载载时间间较长长；•应用：：一般般用于于现场场单片片梁试试验、、人行行天桥静载载试验验等场场合。。3637专用加加力架架2341567891－上横横梁；；2-拉杆；；3-垫板；；4-测力计计；5-千斤顶顶；6-分配梁梁；7-试验梁梁；8-试验梁梁支承承；9-地锚3.2加载卸卸载程程序•为获得得应变变和变变形随随荷载载增加加的连连续关关系曲线，，防止止意外外破坏坏，应应采用用科学学严密密的加载卸卸载程程序。。•加载卸卸载程程序就就是试试验进进行期期间荷荷载与与时间的关关系，，如加加载速速度的的快慢慢、分分级荷荷载量值的的大小小、加加卸载载的流流程等等等。。38393.2加载卸卸载程程序•基本原原则：：•1.分级。。《方法》规定：：一般般情况况不少少于4级、车车辆较较少时不不少于于3级、特特殊情情况（（如测测开裂裂荷载载）还还应更更细。•2.预加载载。相相当于于演习习，发发现组组织、、仪器器等方方面问问题，，新结构构可消消除支支点沉沉降、、支座座压缩缩等非非弹性性变形形。•3.监测。。试验验过程程中密密切监监测结结构的的反应应。特特别是是有缺缺陷桥梁梁，应应分级级更细细、密密切监监测、、保障障安全全。•4.注意卸卸载过过程。。卸载载可分分2∼3级，并并尽量量使卸卸载的的部分工况况与加加载的的部分分工况况相对对应，，以便便进行行校核核3.2加载卸卸载程程序•5.加载车车辆位位置应应尽可可能靠靠近测测试截截面内内力影影响线的峰峰值处处，以以便用用较少少的车车辆来来产生生较大大的试试验荷载载效应应，从从而节节省试试验费费用与与测试试时间间。同同时，加加载车车辆位位置还还应尽尽可能能兼顾顾不同同测试试截面面的试验验荷载载效应应，以以减少少加载载工况况与测测试工工作量，如如三跨跨连续续梁中中跨跨跨中截截面的的加载载与中中支点点截面的的加载载就可可以互互相兼兼顾。。此外外，对对于直直线桥桥跨每级级荷载载应尽尽可能能对称称于桥桥轴线线，以以便利利用对对称性校校核测测试数数据，，减少少测试试工作作量。。403.3加载时时间•减少温度对对结构影响响：温度补补偿措施。。•稳定的晚22时至次日凌凌晨6时之间；•一般情况下下，试验时时每级荷载载持续时间间应不小于15分钟方可进进行观测；；卸载后观观测残余变形、、残余应变变的时间间间隔应不小小于30分钟。41四、观测内内容•变形可以分分两大类：：整体变形形；局部变变形•整体变形：：反映结构构整体性能能；•如梁的挠度度、转角，，索塔的水水平变位•局部变形：：结构局部部工作状态态；•如裂缝、纤纤维变形42桥梁静载试试验观测内内容应变其他情况支座墩台观测内容挠度裂缝43五、测点布布置•测点布置应应遵循必要要、适量、、方便观测测的基本原则。。•1.具有较强的的代表性（（控制截面面）；•2.要有目的性性，不宜过过多；•3.便于仪表的的安装与集集中方便观观测读数；；•4.布置一定数数量的校核核性测点；；•5.结构对称互互等原理来来进行数据据分析校核。44六、测试仪仪器选择•1.满足测试精精度的要求求•2.根据环境条条件选择仪仪器挠度计、百百分表、位位移传感器器、精密水准仪仪、高精度度经纬仪、、激光挠度度仪、立体体坐标仪器器•3.种类精减，，尽可能用用同一类型型仪器•4.具备足够量量程•5.考虑测试条条件、环境境因素45第三节试试验现现场组织•静载试验现现场组织是是实现预定定的试验方方案的重要保证证，其内容容包括：1、试验前现现场准备工工作；2、加载测试试工作；3、现场清理理。46一、现场准准备及测试试工作安排排1.试验前准备备工作（1）搭设脚手手架、使用用升降设备备布置测点点、安装仪表或或进行读数数（2）仪器仪表表、加载设设备的检查查标定工作作（3）应变测点点的放样定定位（4）变形测点点的定位布布置47（5）加载位置置的放样定定位（6）注意测试试元件、测测试导线的的防护，试试验开始前应封封闭交通（7）试验领导导组织，进进行人员分分工安排（8）正式加载载前，要进进行预加载载，以检查查仪器的工作状状态48492.试验工作（1）指挥汽车车行驶到指指定位置；；（2）每台仪器器配备人员员进行观测测记录，实实测值与对应的的理论计算算值进行比比较；（3）结构反应应稳定后，，不同类别别的测试项项目（应变、变变形、裂缝缝）应在同同一时间进进行读数；（4）试验进行行过程中，，注意不要要触动测试试元件及测量导导线；•3.现场清理（1）清理仪器器仪表及可可重复利用用的测试元元件，回收测测试导线。。（2）清理现场场，开放交交通。（3）对于进行行了打磨或或局部改造造的应变测测点，要用混混凝土或环环氧沙浆进进行修补。。50二、加载控控制及终止止条件•注意以下几几点：•1.严格按照加加载程序加加载；•2.记录并及时时汇报，以以判断结构构是否存在在问题；•3.专门人员对对薄弱部位位检查、加加载过程是是否存在异常常；514.加载过程终终止原因：：•1）应变急剧剧增大，或或个别点存存在问题；；•2）控制测点点的应变或或挠度超过过规范允许许值；•3）结构原有有的裂缝的的长度、宽宽度急剧增增大，或超过规范限限值的裂缝缝迅速增多多；•4）发生其他他损坏，影影响桥梁结结构的正常常使用或承载能力。。52桥墩通过上部结结构的加载来实实现，与上部承重重下部结构桥台桩基础结构的试验验有许多共同同之处，桩基础静载载试验54第四节桥桥梁桩桩基础静载载试验本节主要内内容：•一、试验的的目的与内内容•二、单桩竖竖向荷载试试验•三、单桩水水平荷载试试验55一、试验的的目的与内内容•目的：确定桩的承承载能力，，即桩的允允许荷载和和极限荷载；；设计：选择择合适经济济的桩长、、桩径、数数量，完善计计理论与计计算方法；；施工：完善善施工工艺艺；科研：积累累设计资料料，地质条条件，完善善理论56桩基础静载载试验分为为类桩试验竖向荷载试验水平荷载试验竖向荷载与与竖向变位关关系判定桩基础础的竖向、水平平承载能力力水平荷载与与水平变位关关系57试桩内容•试桩试验内内容主要是是测定荷载载-变位关系，，必要时可增增加一些应应力、反力力测试项目目。•1、荷载的测测试•2、变位的测测试•3、应力的测测试•4、桩底反力力测试•5、土中应力力测试•6、地面变形形测试58二、单桩竖竖向荷载试试验•1.试验基本原原理桩的承载能能力：土的的摩擦力和和桩端岩土土的抵抗力所组组成。•过程：未破破坏时，桩桩的下沉量量与荷载成成正比地增加；；•破坏时，桩桩身突然增增大的下沉沉或不稳定定的下沉；（破破坏荷载））（极限荷荷载）•将桩的极限限荷载除以以安全系数