01-桥梁结构检测评定作业指导书

01-桥梁结构检测评定作业指导书LtD湖南中南林大土木建筑工程检测中心作业指导书第1章主题桥梁结构承载能力检测评定作业指导书第三版0次修订颁布日期：20IN-03-01桥梁结构承载能力检测评定作业指导书适用范围适用于新建桥梁和旧桥的荷载试验和承载能力的检测评定检测依据《公路桥梁承载能力检测评定规程》(JTG/TJ21-2011)《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)《公路圬工桥涵设计规范》(JTGD61-2005)《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004)《公路工程质量检验评定标准》(JTGF80/1-2004)《公路桥涵施工技术规范》(JTG/TF50-2011)《公路桥涵养护规范》(JTGH11-2004)《大跨径混凝土桥梁的试验方法》交通部公路科学研究所，1982年《公路斜拉桥设计细则》(JTG/TD65-01-2007)《公路勘测规范》(JTGC10-2007)《公路桥梁抗震设计细则》(JTG/TB02-01-2008)《公路桥梁抗风设计规范》(JTG/TD60-01-2004)《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTGD63-2007)《工程测量规范》(GB50026-2007)《公路桥梁技术状况评定标准》(JTG/TH21-2011)仪器设备 1.应变测试仪器：主要采用DH-3815N静态应变测试系统，江苏东华测试技术有限公司生产。主要技术参数：16通道，可适应120欧姆、240欧姆、350欧姆不同的应变片；正负挠度绝对值之和最大工况此外，对桥梁施工中的薄弱截面或缺陷修补后的截面可以专门进行荷载工况设计，以检验该部位或截面对结构整体性能的影响。动载试验一般安排标准汽车车列（对小跨径桥也可用单车）在不同车速时的跑车试验，跑车时速一般定为10km/h、20km/h、30km/h、40km/h、50km/h。此外可根据桥况安排其他试验项目，如需测定桥梁承受活载水平力性能时作车辆制动试验，为测定桥梁自振频率作跳车后的余振观测，并在无荷载时进行脉动观测。1.3.3试验荷载的确定及加载方案设计①控制荷载的确定为了保证荷载试验的效果，对所确定的试验工况，必须先确定试验的控制荷载。根据桥梁设计荷载（汽车、人群、挂车、履带车、或特殊重型车辆等），计算对结构控制截面产生的内力（或变形）的最不利值，并按最不利者对应的荷载作为控制荷载。荷载试验应尽量采用与控制荷载相同的荷载，而组成控制荷载（标准设计荷载）的车辆是由运管车辆统计而得的概率模型。当客观条件所限，采用的试验荷载与控制荷载有差别时，为保证试验效果，在选择试验荷载的大小和加载位置时采用静载试验效率、动载试验效率进行控制。②静载试验效率静载试验效率为式中：SS—静载试验荷载作用下控制截面内力计算值；S——控制荷载作用下控制截面最不利内力计算值；——按规范采用的冲击系数。。值可采用0.95～1.05，当桥梁的调查、检算工作比较完善而又受加载设备能力所限，值可采用低限；当桥梁的调查、检算工作不充分，尤其是缺乏桥梁计算资料时，值应采用高限。总之应根据前期工作的具体情况来确定，一般情况下值不宜小于0.95。荷载试验宜选择温度稳定的季节和天气进行。当温度变化对桥梁结构内力影响较大时,应选择温度内力较不利的季节进行荷载试验，否则应考虑用适当增大静载试验效率来弥补温度影响对结构控制截面产生的不利内力。当控制荷载为挂车或履带车而采用汽车荷载加载时，考虑到汽车荷载的横向应力增大系数较小，为了使截面的最大应力与控制荷载作用下截面最大应力相等，可适当增大静载试验效率。③动载试验效率动载试验效率为 式中：Sd——动载试验荷载作用下控制截面最大计算内力值；S——标准汽车荷载作用下控制截面最大计算内力值(不计入车辆冲击系数)。值一般采用1，动载试验的效率不仅取决于试验车型及车重，而且取决于实际跑车时的车间距。因此在动载试验跑车时应注意保持试验车辆之间的间距，并采用实际测定跑车时的车间距作为修正动载试验效率的计算依据。1.3.4测点布置与测试主要测点的布设：测点的布设不宜过多，但要保证观测质量。有条件时，同一测点可用不同的测试方法进行校对，一般情况下，对主要测点的布设应能控制结构的最大应力(应变)和最大挠度(或位移)。几种常用桥梁体系的主要测点布设如下。①简支梁桥：跨中挠度，支点沉降，跨中截面应变。②连续梁桥：跨中挠度，支点沉降，跨中和支点截面应变。③悬臂梁桥：悬臂端部挠度，支点沉降，支点截面应变。④拱桥：跨中，l/4处挠度，拱顶l/4和拱脚截面应变。挠度观测测点一般布置在桥中轴线位置。截面抗弯应变测点应设置在截面横桥向应力可能分布较大的部位，沿截面上、下缘布设，横桥向测点设置一般不少于3处，以控制最大应力的分布。当采用测点混凝土表面应变的方法来确定钢筋混凝土结构中钢筋承受的拉力时，考虑到混凝土表面已经和可能产生的裂缝对观测的影响，测点的位置应合理进行选择。如凿开混凝土保护层直接在钢筋上设置拉应力测点，则在试验完后必须修复保护层。其他测点的布设：根据桥梁调查和检算工作的深度，综合考虑结构特点和桥梁目前状况等可适当加设以下测点：①挠度沿桥长或沿控制截面桥宽方向分布；②应变沿控制截面桥宽方向分布；③应变沿截面高的分布；④组合构件的结合面上、下缘应变；⑤墩台的沉降、水平位移与转角，连拱桥多个墩台的水平位移；⑥剪切应变；⑦其他结构薄弱部位的应变；⑧裂缝的监测测点。一般应实测控制断面的横向应力增大系数，当结构横向联系构件质量较差，联接较弱时则必须测定控制截面的横向应力增大系数。简支梁跨中截面横向应力增大系数的测定，既可采用观测跨中沿桥宽方向应变变化的方法，也可采用观测跨中沿桥宽方向挠度变化的方法业进行计算或用两种方法互校。对于剪切应变测点一般采取设置应变花的方法进行观测。为了方便，对于梁桥的剪应力也可在截面中性轴处主应力方向设置单一应变测点来进行观测。梁桥的实际最大剪应力截面应设置在支座附近而不是支座上。温度测点的布设：选择与大多数测点较接近的部位设置1～2处气温观测点，此外可根据需要在桥梁主要测点部位设置一些构件表面温度观测点。1.3.5加载控制与安全措施静载加载分级与控制：为了加载安全和了解结构应变和变位随试验荷载增加的变化关系，对桥梁荷载试验的各荷载工况的加载应分级进行。其中分级控制的原则是：①当加载分级较为方便时，可按最大控制截面内力荷载工况均分为4---5级。②当使用载重车加载，车辆称重有困难时也可分成3级加载。③当桥梁的调查和验算工作不充分，或桥况较差，应尽量增多加载分级。如限于条件，加载分级校少时，应注意每级加载时，车辆荷载应逐辆缓缓驶入预定加载位置，必要时可在加载车辆未到达预定加载位置前分次对控制测点进行读数监控，以确保试验安全。④在安排加载分级时，应注意加载过程中其他截面内力亦应逐渐增加，且最大内力不应超过控制荷载作用下的最大利内力。根据具体条件决定分级加载的方法，最好每级加载后卸载，也可逐级加载，达到最大荷载后逐级卸载。一般采用后种方法进行荷载试验。采用车辆荷载加载分级的方法如下：①逐渐增加加载车数量；②先上轻车后上重车；③加载车位于内力影响线的不同部位；④加载车分次装载重物。以上各法亦可综合采用。加载重物的称量：可根据不同的加载方法和具体条件选用以下方法，对所加载进行称量。①称重法当采用重物直接在桥上加载时，可将重物化整为零称重后按逐级加载要求分堆置放，以便加载取用。当采用车辆加载时，可将车辆逐轴开上称重台进行称重。如没有现成可供利用的称重台，可自制专用称重台进行称重。②体积法如采用水箱加载，可通过测量水体积来换算水的重力。③综合计算法根据车辆出厂规格确定空车轴重(注意考虑车辆零配件的更换和添减，汽油、水、乘员重力的变化)。再根据装载重物的重力及其重心将其分配至各轴。装载物最好采用规则外形的物体整齐码放或采用松散均匀料在车箱内摊铺平整，以便准确确定其重心位置。无论采用何种确定加载物重力的方法，均应作到准确可靠，其称量误差最大不得超过5％。最好能采用两种称重方法互相较核。加、卸载的时间选择：为了减少温度变化对试验造成的影响，加载试验时间以22:00至晨6:00为宜。尤其是采用重物直接加载，加卸载周期比较长的情况下只能在夜间进行试验。对于采用车辆等加卸载迅速的试验方式，如夜间试验照明等有困难时亦可安排在白天进行试验，但在晴天或多云的天气下进行加载试验时每一加、卸载周期所花费的时间不宜超过20min。加载设备的选择：静载试验加载设备可根据加载要求及具体条件选用，一般有以下两种加载方式。①可行式车辆可选用装载重物的汽车或平板车，也可就近利用施工机械车辆。选择装载的重物时要考虑车厢能否容纳得下，装载是否方便，装载的重物应置放稳妥，以避免车辆行驶时因摇晃而改变重物的位置。采用车辆加载优点很多，如便于调运和加载布置，加卸载迅速等。采用汽车荷载既能作静试验又能作动载试验。这是较常采用的一种方法。②重物直接加载一般可按控制荷载的着地轮迹先搭设承载架，再在承载架上堆放重物或设置水箱进行加载。如加载仅为满足控制面内力要求，也可采取直接在桥面堆放重物或设置水箱的方法加载。承载架的设置和加载物的堆放应安全、合理，能按要求分布和加载重量，并不使加载设备与桥梁结构共同承载而形成“卸载”现象。重物直接加载准备工作量大，加卸载所需周期一般较长，交通中断时间亦较长，且试验时温度变化对测点的影响较大，因此宜于安排夜间进行试验。此外其他一些加载方式也可根据加载要求因地制宜采用。静载试验加载位置的放样和卸载位置的安排：静载试验前应在桥面上对加载位置进行放样，以便于加载试验的顺利进行。如加载工况较少，时间允许，可在每次工况加载前临时放样。如加载工况较多，则应预先放样，且用不同颜色的标志区别不同加载工况时的荷载位置。静载试验荷载卸载的安放位置应预先安排。卸载位置的选择既要考虑加卸载方便，离加载位置近一些，又要使安放的荷载不影响试验孔(或墩)的受力，一般可将荷载安放在桥台后一定距离处。对于多孔桥，如有必要将荷载停放在桥孔上，一般应停放在距试验孔较远处以不影响试验观测为度。2.现场测试2.1试验人员组织及分工桥梁的荷载试验是一项技术性较强的工作，由组织专门的桥梁试验队伍来承担，也可由熟悉这项工作的技术人员为骨干来组织试验队伍。应根据每个试验人员的特长进行分工，每人分管的仪表数目除考虑便于进行观测外，应尽量使每人对分管仪表进行一次观测所需的时间大致相同。所有参加试验的人员应能熟练掌握所分管的仪器设备，否则应在正式开始试验前进行演练。为使试验有条不紊地进行，应设试验总指挥1人，其他人员的配备可根据具体情况考虑。2.2安全工作所有进入试验现场的试验人员都必须遵守施工工地的安全条例，听从现场安全人员的安全警示，并佩戴安全帽。另外，加载试验的供电照明设施、通讯联络设施、桥面交通管制等工作应根据荷载试验的需要进行准备。2.3试验程序2.3.1准备工作：施工方进场搭设测试跨梁底支架、主塔支架→前期试验人员进场准备（测点表面处理、贴应变片等）→电源配合。2.3.2静载试验时测试人员分为两组，一组在桥面布载放线，另一组则将各种仪器调平、读数等操作。试验是按照以下的程序进行的，即：测试主梁的恒载（静止）挠度观测→测试跨中截面布载试验→主塔塔顶位移测试。同时对主梁、墩、台、支座工作状况，裂缝开展情况进行检测。作跨中截面布载试验时，荷载分两级加载。2.4试验规则2.4.1静力加载持续时间再次加、卸载的持续时间取决于结构最大变位测点达到稳定标准所需要的时间，实际观测时，一般是取15分钟。2.4.2终止加载的控制条件①控制测点应力值已达到或超过弹性理论按规范安全条件反算的控制应力值时；②控制测点变位（或挠度）超过规范允许值时；③由于加载使结构裂缝长度、宽度急剧增加，新裂缝大量出现，裂缝宽度超出允许