某桥桥梁动静载试验方案2016-5-28

*******桥承载能力静动载试验方案编制：校审：批准：********有限公司2016年月日目录第一章工程概况 11.1任务来源及具体任务 11.2项目概述 11.2.1主要技术指标 21.3工程质量鉴定检测依据 3第二章桥梁试验目的、内容及仪器 42.1荷载试验的目的 42.2静载荷载试验 42.3动载荷载试验 42.4使用仪器 5第三章静载试验实施 63.1试验项目 63.2测试项目及其量测方法 63.3荷载计算 73.4加载车辆 83.4.1试验承载能力加载方案 83.4.2荷载加载系数 93.5试验加载步骤 93.6试验加载程序 103.7加载方式与分级加载 103.8加载位置与加载工况确定 103.8.1车载布置 113.8.2挠度测点布置方案 123.8.3应变测点布置方案 12第四章动载测试 154.1动载试验概述 154.2试验目的 154.3测试系统 154.4试验内容 16第五章项目组织机构、设备及人员安排 175.1项目组织机构 175.2参与检测的人员情况 175.3主要机械、仪器、及材料试验计划 185.4桥梁检测工作安排 19第六章安全保障和配合 206.1安全管理目标 206.2安全管理主题 206.3建立健全安全管理网络 206.4安全检测的技术措施 206.5现场操作安全事项 206.6用电安全注意事项 216.7安全管理总体计划 226.8环保措施 226.9配合 22第23页共23页工程概况1.1任务来源及具体任务为了加强政府对工程质量的监督控制职能和作好工程竣工质量鉴定工作，受**********委托，**********检测有限公司对*******进行承载能力试验检测工作。本次试验检测工作主要是桥梁的静、动荷载试验。1.2项目概述黎家洞桥位于桂阳县X142线，中心桩号K13+063，交叉角度为75度。桥梁采用3×20m预应力混凝土空心板，桥梁全长72.64m，全宽7m。桥梁的整体布置图与横截面图分别见图1-1、图1-2、图1-3、图1-4。图1-1桥梁整体布置图图1-2桥梁横断面图图1-3空心板端部横截面布置图图1-4空心板跨中横截面布置图1.2.1主要技术指标（1）桥梁全长72.64米，即3×20m预应力混凝土空心板（简支桥面连续）；（2）设计荷载:公路Ⅱ级（3）桥梁宽度布置为：7.0m=净-6.0m(行车道)+2×0.5m（防撞栏）（4）桥梁纵、横坡：纵坡0%、横坡1.5%。1.3工程质量鉴定检测依据本次检测主要依据现行国家技术标准、部颁标准及相关技术规范、规程进行，具体包括：(1)《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2015)；(2)《公路桥梁承载能力检测评定规程》（JTG/TJ21-2011）；(3)《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80/1-2004）；(4)《公路桥梁荷载试验规程》（JTG/TJ21-01-2015）；(5)《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规》（JTGD62-2004）；(6)施工设计图和其它有关技术文件。第二章桥梁试验目的、内容及仪器本次检测主要包括两方面的内容：静载试验检测和动载试验检测。2.1荷载试验的目的通常，对建成竣工后的桥梁均宜进行荷载试验，并将试验结果作为对桥梁承载能力、技术状况与工程质量进行综合评价的重要依据。本次试验的目的主要包括：（1）检验该桥整体结构的质量和结构的可靠性；（2）判断桥跨结构在试验荷载作用下的实际受力状态和工作状态，评价结构的力学特性和工作性能，检验结构的承载能力是否能满足设计标准;（3）通过动荷载试验以及结构固有模态参数的实桥测试，了解桥跨结构的动力特性，以及各控制部位在使用荷载下的动力性能，为该桥进一步运营的养护管理提供必要的数据和资料。2.2静载荷载试验=1\*GB2⑴、检验设计荷载作用跨中最大正弯矩下的挠度与应变；=2\*GB2⑵、检验设计荷载作用支点最大剪力下的挠度与应变；=3\*GB2⑶、试验过程中裂缝的出现及发展情况。2.3动载荷载试验=1\*GB2⑴、结构振动的振幅A与阻尼比；=2\*GB2⑵、结构振型的测定，结构的固有频率；=3\*GB2⑶、汽车不同运行速度时的冲击系数。2.4使用仪器表2-1试验仪器设备一览表序号仪器设备名称规格、型号等单位数量1DASP智能数据采集和分析系统V10DASP-V10工程版平台软件套12基本模态测试软件套13时域模态分析软件套14EFDD/PPM/PZM模态分析软件套15静态应变测量分析软件套16冲击系数分析软件套17总线多功能静态应变测试系统INV2366套1824位网络式采集仪INV3060S台19低频加速度传感器891-=2\*ROMANII竖向型、水平型只各410百分表WY-50只1611电阻应变片100mm，120Ω片1012电子水准仪徕卡套113铟钢尺徕卡套114加载车40t台215交通运输车小汽车台1第三章静载试验实施3.1试验项目实施荷载试验是通过对桥梁施加静力荷载作用，测定桥梁结构在试验荷载作用下的结构响应，并据此判定桥梁承载能力是否满足要求。为了满足鉴定桥梁承载能力的要求，试验荷载工况的选择应依据反映桥梁结构的最不利受力状态的原则来进行。依据相关标准规范的规定并结合试验桥梁结构体系的具体情况来设置加载工况。依据本次工程特点，静载试验项目如表3-1所示。表3-1静载试验项目测试内容序号主要测试工况加载工况主要测试内容1跨中最大正弯矩与挠度C1截面偏心加载挠度、应变观测2支点截面最大剪力C2截面偏心加载挠度、应变观测图3-1静载测试断面示意图3.2测试项目及其量测方法(1)空心板挠度拟采用在空心板跨中底板设置测点，采用百分表测试；(2)空心板表面应力（应变），拟采用在空心板底板表面粘贴应变片或表面式应变计，配匹数据采集装置进行测量；3.3荷载计算根据设计文献规定，计算荷载：公路Ⅱ级。各试验桥梁桥跨理论内力计算如下，由于在实际试验过程中，桥面沥青层铺设情况、试验环境、荷载重量、加载方式等各种不确定因素存在，会导致实际内力计算值与以下内力计算值产生差别，则在试验前、试验中及试验后需对其内力计算按照实际情况进行相应调整。表3-2荷载计算图形计算项目计算图形有限元模型设计荷载作用下最大正弯矩图设计荷载作用下最大剪力图试验荷载作用下跨中最大正弯矩及变形图试验荷载作用下支点截面最大剪力及变形图3.4加载车辆3.4.1试验承载能力加载方案根据《公路桥梁荷载试验规程》（JTG/TJ21-01-2015）的规定，静载试验荷载一方面应保证结构的安全性，另一方面又应要求能够充分暴露结构的承载能力，一般试验荷载效率系数要达到以下要求：—静力试验荷载作用下，某一加载试验项目对应的加载控制截面内力、应力或变位的最大计算效应值；—检算荷载产生的同一加载控制截面内力、应力或变位的最不利效应计算值；—按规范取用的冲击系数值；—静力试验荷载效率。理论上，对于每一个测试项目，不论是弯矩、剪力还是轴力都要在其对应的最不利位置进行加载试验。但在实际处理过程中，可以通过理论计算对这些最不利的加载情况进行合并，以提高试验的效率。根据确定的控制设计的主要指标，参照内力影响线对相应的截面进行最不利的试加载，在保证试验荷载效率达到的情况下，确定实际试验的加载车辆，最终采用的试验车辆的参数如表3-3所示。图3-2实际加载车辆轴重、轴距示意图表3-3荷载试验标准车辆技术参数表车辆编号前轴重F1（kN）中后轴总重（F1+F2）（kN）总重（kN）轴距（m）轮距（m）前-中轴中-后轴标准车辆803204003.81.41.93.4.2荷载加载系数根据测试工况列出各控制截面内力的静载试验效率系数见表3-4；表明各试验工况下的荷载效率系数均能达到规范要求。在上述荷载作用下，各试验梁荷载效率系数在规定的范围内，梁体承载力可以得到充分体现，且并不至于对梁板造成损伤。表3-4黎家洞桥静载试验效率（内力单位：kN·m）序号主要测试工况控制内力试验荷载内力试验效率加载车数量1跨中最大正弯矩423426100.7%22内支点最大剪力189.5195.5103.2%23.5试验加载步骤加载前一天，将试验跨梁底混凝土电阻应变片粘贴、检查完毕。正式加载试验前调试静态电阻应变仪，将各点应变调零，标示变形测点位置，测量加载车辆轴距及轴重，标出加载线。正式加载前，对结构进行2次预加载，使结构进入正常工作状态，消除结构的非弹性变形。同时检查测试设备工作状况是否正常，性能是否可靠，并预演人员组织及操作情况。每级荷载加载后，等待结构变形稳定。根据《公路桥梁承载能力检测评定规程》，按结构在同一级荷载内，最后5分钟变位增量小于前一个5分钟变位增量的15%，且加载稳定时间不小于15分钟。则可以正式读数记录。全部卸载完成后，待时30分钟以上读各测量参数的残余值。整个试验过程中，要随时关注量测值的变化是否符合规律，及时排除故障。若发现数据异常，应查明原因，排除故障后研究是否继续加载。出现以下情况，立即停止加载：=1\*GB2⑴控制测点应力已达到或超过理论计算的控制应力时；=2\*GB2⑵控制测点挠度超过规范允许值时；=3\*GB2⑶由于加载，使结构裂缝长度、宽度急剧增加，新裂缝大量出现；裂缝超过允许值的裂缝大量增多，对结构使用寿命造成较大影响时；=4\*GB2⑷发生其他损坏，影响桥梁承载能力或正常使用时。正式加载按以下荷载工况加载程序进行试验，车速小于5km/h。3.6试验加载程序(1)在进行正式加载试验前，用两辆载重加载车分别在桥跨L/2或L/4进行横桥向对称的预加载，预加载试验每一加载载位的持荷时间为20分钟。预加载的目的在于，一方面是使结构进入正常工作状态，另一方面是检查测试系统和试验组织是否工作正常。在确认测试系统和试验组织工作正常后，预加载试验宜反复进行两次。(2)预加载卸至零荷载，并在结构得到充分的零荷恢复后，才可进入正式加载试验。正式加载试验分别按试验方案所列的加载工况序号逐一进行，完成一个序号的加载工况后，应使结构得到充分的零荷恢复，方可进入下一序号的加载工况。结构零荷充分恢复的标志是，加载试验实测的结构最大变位测点在卸零荷后变位恢复最后一个10分钟的增量小于第1个10分钟增量的15%。3.7加载方式与分级加载为了获取结构试验荷载与变位的相关曲线，防止结构加载意外损伤，就某一加载试验项目，其静力试验荷载分成三级或四级加载，分两级卸零。加载方式为单次逐级递加到最大荷载，然后分级卸至零荷载。静力试验荷载的加载分级主要依据载车在某一加载试验项目对应的控制截面内力和变位影响面内纵横向位置的不同以及加载车数量的多少，大约分成设计标准活荷载产生该加载试项目对应的控制截面内力或变位的最不利效应值的60%、80%、100%。3.8加载位置与加载工况确定试验加载位置与加载工况的确定主要依据以下原则进行：(1)尽可能用最少的加载车辆达到最大的试验荷载效率；(2)在满足试验荷载效率以及能够达到的试验目的前提下，加载工况进行简化、合并，以尽量减少加载位置；(3)每一加载工况依据某一加载试验项目为主，兼顾其他加载试验项目。静力试验确定的加载工况及相应的加载位置和加载试验项目按照实际计算结果为准。3.8.1车载布置各工况最大效应车载布置根据计算结果进行布置。图3-3跨中最大正弯矩影响线图3-4工况1（跨中最大正弯矩）加载及车辆布置情况图3-5支点最大剪力影响线图3-6工况2（支点最大剪力）加载及车辆布置情况3.8.2挠度测点布置方案桥面挠度拟采用在空心板跨中底板设置测点，采用百分表测试；具体布设情况见图3-7。图3-7挠度测量布置情况（百分表）3.8.3应变测点布置方案应变测试：在空心板的底板安装静态应变片进行应变测试，每个测试截面的应变测点布置如图3-8。图3-8跨中截面应变测量布置情况表3-5各加载工况下截面最大挠度理论值工况1(跨中最大正弯矩)工况2（支点最大剪力）测点编号变形（mm）测点编号变形（mm）A-1-4.01A-1-2.87A-2-3.82A-2-2.83A-3-3.68A-3-2.86A-4-3.53A-4-2.82A-5-3.40A-5-2.84A-6-5.86A-6-3.27A-7-5.70A-7-3.32A-8-5.59A-8-3.37A-9-5.43A-9-3.41A-10-5.36A-10-3.48A-110A-110A-120A-120A-130A-130A-140A-140A-150A-150A-160A-160表3-6各加载工况下截面应变理论值工况1工况2测点编号理论应变测点编号理论应变P-1（P-1’）64P-1（P-1’）35P-2（P-2’）69P-2（P-2’）37P-3（P-3’）77P-3（P-3’）37P-4（P-4’）85P-4（P-4’）39P-5（P-5’）93P-5（P-5’）39P-6（P-6’）-21/59P-6（P-6’）-14/26第四章动载测试4.1动载试验概述桥梁结构的动力特性，如固有频率、阻尼系数和振型等，只与结构本身的固有性质有关，是结构振动系统的基本特征。桥梁动载试验就是要从大量的实测数据信号中，了解结构自身的动力特性以及结构抵抗受迫振动和突发荷载作用的能力，综合评价桥梁结构的动力特性及动力响应。揭示桥梁结构振动的内在规律，以判断结构的实际工作状态，同时也为使用阶段结构评估积累原始数据。4.2试验目的桥梁动力荷载试验的目的是测定桥梁结构的动力特性，即桥梁结构的自振频率、振型、阻尼比等桥梁结构模态参数；测定桥梁结构在汽车动荷载作用下的强迫振动响应，即桥梁结构的动位移、动应力、冲击效应等。通过动载试验和理论分析来了解桥梁结构在试验荷载作用下的实际工作状态，判断和评价桥梁结构的承载能力和使用条件。并结合桥梁静力荷载试验结果，对桥梁质量做出合理的评价，为桥梁运营管理及改造提供科学的依据。4.3测试系统北京东方振动和噪声技术研究所研制的INV306U智能信号采集处理分析仪及DASP-V10分析软件进行数据采集和分析，动力特性测试系统见图4-1。图4-1动力特性测试系统框图4.4试验内容（1）在桥面上，使用一辆重量为400kN的汽车分别以10km/h、20km/h、30km/h的行驶速度进行跑车，使桥梁产生受迫振动，量测桥梁的振幅和振动频率；（2）在桥面上，使用一辆重量为400kN的汽车分别以10km/h、20km/h、30km/h的速度，行驶至跨中位置紧急刹车使桥梁产生受迫振动，量测桥梁的振幅与振动频率；（3）在试验桥跨的跨中位置，一辆重量为400kN的汽车前轮驶越10cm高的三角垫木，利用车轮的突然下落对桥梁产生冲击，激起桥梁的竖向振动，量测桥梁的振幅、固有振动频率和阻尼；（4）记录桥梁在环境自然脉动下的振动，通过软件分析得到桥梁的固有振动频率。图4-2拾振器布置表4-1动载试验工况项目工况号荷载作用方式及步骤跑车试验D1D1-1试验车以10km/h匀速通过全桥D1-2试验车以20km/h匀速通过全桥D1-3试验车以30km/h匀速通过全桥跳车试验D2跳过障碍物（高10cm的三角形横木）刹车试验D3D3-1试验车以10km/h匀速行车，并在跨中急刹车D3-2试验车以20km/h匀速行车，并在跨中急刹车D3-3试验车以30km/h匀速行车，并在跨中急刹车脉动试验D4自然环境激励*******结构第一阶理论固有基频为6.0Hz。第五章项目组织机构、设备及人员安排5.1项目组织机构为确保本工程检测项目工作的顺利进行，拟成立该项目现场试验检测领导指挥协调小组和检测项目组：=1\*GB2⑴现场试验领导指挥协调小组：由桂阳县农村公路管理站负责整个试验检测工作的内外协调；=2\*GB2⑵检测项目组，由湖南博联工程检测有限公司负责，负责整个试验检测的具体实施；=3\*GB2⑶现场测试由检测项目组统一指挥。图5-1项目组织结构图5.2参与检测的人员情况参与本项目的检测人员及分工情况见表5-1。表5-1拟在本项目任职的主要人员汇总表序号姓名学历职称持证编号本项目担任职务12345675.3主要机械、仪器、及材料试验计划表5-2仪器设备及材料数量序号仪器设备名称规格、型号等单位数量1DASP智能数据采集和分析系统V10DASP-V10工程版平台软件套12基本模态测试软件套13时域模态分析软件套14EFDD/PPM/PZM模态分析软件套15静态应变测量分析软件套16冲击系数分析软件套17总线多功能静态应变测试系统INV2366套1824位网络式采集仪INV3060S台19低频加速度传感器891-=2\*ROMANII竖向型只610百分表WY-50只1611电阻应变片100mm，120Ω片1012电子水准仪徕卡套113铟钢尺徕卡套117加载车40t台218交通运输车小汽车台15.4桥梁检测工作安排梁检测工作进度表如表5-3所示。表5-3桥梁检测工作进度表单位：天时间周期工作内容123461020成桥试验资料收集、结构计算试验准备、仪器调试结构专项现场检测与荷载试验试验报告撰写第六章安全保障和配合6.1安全管理目标杜绝各类重大工伤事故，杜绝各类火灾事故。力争杜绝一般事故，以实现零的事故。6.2安全管理主题严格管理、加强监督、落实责任、保障安全。6.3建立健全安全管理网络安全管理网络由项目负责人牵头负责，由技术负责人、检测组长三条线分管共抓。项目负责人分管技术负责人、检测组长，具体进行安全措施的制订落实；技术负责人从技术方案角度来落实安全检测措施；检测组长主要考虑安全检测措施的预结算和资金。6.4安全检测的技术措施检测过程中，保障检测人员的人身安全、工程的安全，以及避免对周围环境的干扰，加强环境保护，是我们对用户服务的又一宗旨，在检测过程中，我们严格遵守国家的安全检测法规和环境保护法令，自觉保护劳动者生命安全，保护自然生态环境，力争展现出一个工程良好的企业形象，展示我们检测管理的综合现代化水平。具体做好以下几点：=1\*GB2⑴制订安全检测的组织措施，并制订严密的安全检测规程，留有足够的安全检测费用，购置安全检测的设备和器件，保证施工检测现场的紧急事故处理的开支。=2\*GB2⑵加强安全检测教育和预防措施，为检测人员办理保险，并制订预防措施，以保证员工的安全健康。6.5现场操作安全事项=1\*GB2⑴戴好安全帽、工作牌和反光衣。工作场地要收拾利索，无关人员要禁止进入现场，随时检查情况，排除安全隐患。⑵桥检车操作人员将严格按照试验操作规程及安全检测条例作业。①操作人员要精神集中，防止误操作并严格禁酒后作业。②停车作业时严格按照要求的道路施工布控来进行布控。③桥检车展开工作平台前注意支腿安放是否到位；展开工作平台时后方应挥红旗提醒来往车辆。④操作手柄时要平稳，切勿急速迅猛，以免导致作业臂惯性摆动过大及意外事故。⑤要严格按照设备规定的技术参数及作业范围作业。⑥作业时，平台上操作人员每次移动时要注意并提醒施工人员处在安全位置。⑦作业时，操作人员要注意平台、臂与高低压导线、电话线及建筑物、大树、广告牌等障碍物的安全距离。⑧当值司机，负责地面并注意往来车辆的安全防护工作。⑨作业过程中，若发现车辆出现任何异常问题，应立即停止工作，待检查或修复后，方可继续工作。⑩液压系统出现故障，作业臂不能动作时，应设法使作业平台上的人员安全撤离，并通知专业维修人员处理。作业完毕，作业平台，作业臂复位，收起支腿，并检查车辆周围无问题后，方可启动开车。=3\*GB2⑶检测人员和检测设备的安全①检测人员严格遵守安全检测操作规程，服从指挥人员的安排。②工程实体检查期间，指定专人对各种试验仪器设备进行操作、看守。③当自振特性测试准备工作开始后，各种试验仪器