高速公路桥梁荷载试验试验目的及方法

高速公路桥梁荷载试验试验目的及方法内容提纲

一、荷载试验简介二、试验目的三、试验仪器四、试验内容及方法一、荷载试验简介

近几年随着公路运输事业的飞速发展，我国依靠自己的力量，建成了不同结构形式的大跨度悬索桥、斜拉桥、拱桥、连续刚构桥等等，这些桥梁技术复杂，科技含量高，施工难度大，表明我国桥梁建设技术水平已经迈入世界先进行列。这些大量新建桥梁，尤其是新型结构特大桥，检验其施工质量最有效、最直接的方法就是进行荷载试验。同时随着大量低等级公路市政桥梁被改建或者扩建，这些服役几十年的桥梁能否继续使用已经成为管理决策部门关注的一件大事。矮寨大桥、主跨1176米杭州湾大桥、36公里325米一、荷载试验简介

上世纪70年代以前修建的大量低标准桥梁已达到或者接近设计基准期，在各种超重、超载，自然外力的长期作用下桥梁结构性能可能发生巨大的变化，有些桥梁已出现不同程度的损伤，甚至其承载能力已大大降低而逐渐演变成为危桥，对这类桥梁急需加以综合评定，为养护决策提供依据，而对现役桥梁结构进行承载能力评定最有效最直接的方法也就是桥梁荷载试验。

一、荷载试验简介

桥梁荷载试验按荷载性质分为静载和动载试验两个部分：桥梁静载试验是将静止的荷载作用在桥梁的指定位置上，检测桥梁结构的静力位移、静力应变、裂缝、沉降等静态参量的试验项目，然后根据相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。一、荷载试验简介

桥梁动载试验则是利用某种激振方法激起桥梁结构的振动，测定桥梁结构的固有频率、阻尼比、动力冲击系数、动力响应（加速度、动挠度）等动态参量的试验项目，从而宏观的判断桥梁结构的整体刚度与运营性能。一、荷载试验简介

桥梁荷载试验又可根据测试对象的不同，分为现场桥梁试验和室内桥梁模型（或部件）试验，前者多用于既有桥梁检定，后者多用于重要的或新型桥梁的设计阶段，必要时还可做模型或部件的破坏性试验。二、桥梁荷载试验的目的

1）检验桥梁设计与施工质量对于一些新建的大、中型桥梁或者具有特殊设计的桥梁，在设计施工过程中必然会遇到许多新的问题，为保证桥梁建设质量，施工过程中往往要求作施工监控。在竣工后一般还要求进行荷载试验，以检验桥梁整体受力性能和承载能力是否达到设计文件和规范的要求，并把试验结果作为评定工程质量优劣的主要技术资料和依据。二、桥梁荷载试验的目的

2）判断旧桥结构的实际承载能力旧桥由于构件局部发生意外损伤，使用过程中产生明显病害，设计荷载等级偏低、原有设计资料遗失以及需要通过特种车辆等原因，都有必要通过荷载试验判定构件损伤程度及其承载力、受力性能的下降幅度，确定其运营荷载等级。同时，通过荷载试验确定结构承载能力需要补强的量值,对桥梁加固设计方案至关重要，有利于有效的使用有限的桥梁维修资金，避免资金浪费。二、桥梁荷载试验的目的

3）验证桥梁结构设计理论和设计方法对于桥梁工程中的新结构、新材料和新工艺，应通过荷载试验验证桥梁的计算图式是否正确，材料性能是否与理论相符，施工工艺是否达到预期目的。对相关理论问题的深入研究，往往也需要大量荷载试验的实测数据。二、主要仪器设设备桥梁静载试验时时需测结构的反反力、应变、位位移、倾角、裂裂缝等物理量。。常用的仪器有百百分表、位移计计、应变计（应应变片）、精密密水准仪、经纬纬仪、刻度放大大镜等。这些测测试仪器按其工工作原理可分为为机械测试仪器器、电测仪器、、光测仪器等。。二、主要仪器设设备机械式仪器具有有安装与便用方方便、迅速、读读数可靠的优点点，但需要搭设设观脚手架，而而且使用试验人人员较多，观测测读数费时，不不便于自动记录录；电测仪表安装调调试比较麻烦，，影响测试的精精度的因素也较较多，但测试记记录仪，较方便便，便于数据自自动采集记录，，操作安全。二、主要仪器设设备手持式应变仪此仪器的主要部部分是千分表，，它固定在一根根金属杆上，其其测杆则自由地地顶在另一金属属杆的突出部分分上、两金属杆杆之间用两片富富有弹性的薄钢钢片相连，因而而能平行地相对对移动，每根金金属杆的一端带带有一个尖形插插轴，两插轴间间的距离L即仪器的标距。。二次读数差即即为结构在区段段L内的变形ΔL，除以标距L即得杆件的应变变值。仪器不是是固定在测点上上，而是读数时时才安上去。二、主要仪器设设备连通管利用物理学上““连通器中处于于水平平面上的的静止液体的压压强相同”的原原理。使用前先先沿桥跨方向布布置直径为10-15mm的白塑料软管，，然后在每个测测点位置剪断管管子，接上三通通，把三通开口口的一端管子竖竖起来绑在支架架上，最后灌水水（或其它有色色液体）至标尺尺位置，桥梁试试验时加、卸荷荷载会引起桥梁梁结构下挠，此此时水管中的水水平液面仍需持持平，但每个测测点的相对水位位会发生变化，，读取这个变化化值，经简单计计算即可得到桥桥梁的挠度。二、主要仪器设设备电阻应变仪用电阻式应变仪仪测试桥梁结构构应变时需用应应变仪和电阻应应变片（应变计计）配合使用。。金属应变片的工工作原理金属应变片的工工作原理在于导导体的“电阻应应变效应”。所所谓电阻应变效效应是指导体或或半导体在机械械变形（伸长或或缩短）时，其其电阻随其变形形而发生变化的的物理现象金属属导体产生电阻阻应变效应，主主要是因为电阻阻丝的几何尺寸寸改变引起阻值值的变化.三、荷载试验主主要内容第一阶段考考察和准备阶段段第二阶段加加载试验和观测测阶段第三阶段分分析及总结阶段段三、荷载试验主主要内容第一阶段考考察和准备阶段段1、试验孔（墩））的选择对于多孔桥梁，，一般同一跨径径选择一孔（或或墩）进行加载载试验。选择时时应综合考虑以以下因素：（1）该孔（或墩））计算受力最不不利；（2）该孔（或墩））施工质量较差差、缺陷较多或或病害较为严重重；（3）该孔（或墩））便于搭设脚手手架，便于设置置测点或便于实实施加载。选择试验孔的工工作与制定计划划前的调查工作作结合进行。三、荷载试验主主要内容第一阶段考考察和准备阶段段2、加载方案的制制定在选择了加载孔孔（或墩）后，，需进行具体加加载方案的分析析和计算，这是是荷载试验前期期准备中最重要要，也是最核心心的部分。方案案的制定主要包包含如下的几个个方面：三、荷载试验主主要内容第一阶段考考察和准备阶段段荷载试验工况的的确定a）简支梁桥跨跨中正弯矩矩工况1/4L最大正弯矩工况况支支点最最大剪力工况桥桥墩最大大竖向反力工况况三、荷载试验主主要内容第一阶段考考察和准备阶段段b）连续梁桥主跨跨中最大正正弯矩工况主跨支点负弯矩矩工况主跨桥墩最大竖竖向反力工况主跨支点最大剪剪力工况边跨最大正弯矩矩工况三、荷载试验主主要内容第一阶段考考察和准备阶段段c）悬臂梁桥（T型刚构桥）支点（墩顶）最最大负弯矩工况况锚固孔跨中最大大正弯矩工况支点（墩顶）最最大剪力工况挂孔跨中正弯矩矩工况三、荷载试验主主要内容第一阶段考考察和准备阶段段d）无铰拱桥跨中最大正弯矩矩工况拱脚最大负弯矩矩工况拱脚最大推力工工况正负挠度绝对值值之和最大工况况三、荷载试验主主要内容第一阶段考考察和准备阶段段（2）试验荷载等级级的确定①控制荷载载的确定为了保证试验的的效果，必须先先确定试验的控控制荷载，控制桥梁设计的的荷载有下列几几种：a.汽车和人群（标标准设计荷载））b.挂车或履带车（（标准设计荷载载）c.需通行的特殊重重型车辆分别计算以上几几种荷载对结构构控制截面产生生的内力（或变形）的最不利利值，进行比较较，取其最不利利者对应的荷载载为控制荷载。三、荷载试验主主要内容第一阶段考考察和准备阶段段②静载试验效率的的确定为了达到理想的的试验效果，一一般要求加载试试验所用荷载根据设计计标准荷载的最最不利效应值进进行等效换算，，使试验荷载在主主要控制截面产产生的计算效应应与其相近。三、荷载试验主主要内容第一阶段考考察和准备阶段段③静载加载分级与与控制为了加载的安全全和了解结构应应变和变位随荷荷载增加的变化化关系，对桥梁梁荷载试验的各各试验工况的加加载应分级进行行。一般可按最最大控制截面内内力荷载工况均均分为4～5级，对桥梁的调调查和验算工作作不充分或桥况况较差，应尽量量增多加载分级级，必要可在加加载车辆未到达达预定加载位置置前分次对控制制测点进行读数数监控，以确保保试验的安全。。三、荷载试验主主要内容第一阶段考考察和准备阶段段3、搭设脚手架和和测试支架脚手架和测试支支架应该分开搭搭设互不影响，，脚手架和测试试支架应有足够够的强度、刚度度和稳定性。脚脚手架应保证工工作人员的安全全、方便操作。。测试支架要满满足仪表安装的的需要，且保证证在试验时不受受干扰。桥下净净空较高，不易易搭设脚手架时时可采用轻便活活动吊架。三、荷载试验主主要内容第一阶段考考察和准备阶段段4、静载试验加载载位置的放样和和卸载位置的安安排静载试验前应在在桥面上对加载载位置进行放样样，以便于加载载试验的顺利进进行。如加载工工况较多，可预预先放样，且标标识工况名称以以区分不同加载载工况时的荷载载位置。三、荷载试验主主要内容第一阶段考考察和准备阶段段5、试验人员组织织和分工桥梁的荷载试验验是一项技术性性较强的工作，，应组织专门的的桥梁试验队伍伍来承担，根据据各试验人员的的特长进行分工工，每人分管的的仪表数目除考考虑便于进行观观测外，应尽量量使每人对分管管仪表进行一次次观测所需时间间大致相同。在在试验前，应对对各仪器进行演演练和调试，试试验中，设试验验总指挥1人，其它人员的的配备可根据具具体情况而定。。三、荷载试验主主要内容第一阶段考考察和准备阶段段6、其它准备工作作加载试验的安全全设施、供电照照明设施、通讯讯联络设施、桥桥面交通管制等等工作应根据荷荷载试验的需要要进行准备。三、荷载试验主主要内容第二阶段加加载试验和观测测阶段在完成准备工作作后，即可进行行试验加载和观观测。加载试验验应在现场指挥挥的统一指挥下下有秩序进行，，现场总指挥应应检查不同分工工的测试人员是是否各司其职，，交通管理、加加载（或司机））和联络人员是是否到位，加载载设备、通讯设设备和电源（包包括备用电源））是否准备妥当当，加载位置测测点放样和测试试仪器安装是否否正确。然后利利用过往车辆对对各测点进行预预先演练，观察察其规律性，使使整个测试系进进入正常工作状状态。然后记录录气候天气情况况和试验开始时时间，进行正式式试验。三、荷载试验主主要内容第三阶段分分析及总结阶段段通过静载试验得得到的原始数据据、文字和图像像描述材料是荷荷载试验最重要要的资料。虽然然它们是可靠的的，但这些原始始资料数量庞大大，不直观，不不能直接用于评评定承载能力，，故进行承载能能力评定前必须须对它们进行分分析处理，得出出直接进行承载载能力评定的指指标，以满足承承载力评定的需需要。三、荷载试验主主要内容动载试验桥梁结构的动力力荷载试验是研研究桥梁结构的的自振特性和车车辆动力荷载与与桥梁结构的联联合振动特性。。这些测试结果果是判断桥梁结结构运营状况和和承载特性的重重要指标。主要要试验项目包括括：（1）桥梁结构动力力反应的测定，，包括动位移、、动应力和冲击击系数等；（2）测定桥跨结构构的自振特性，，包括自振频率率、振型和阻尼尼特性等；（3）测定定动荷荷载本本身的的动力力特性性，包包括动动力荷荷载的的大小小、频频率及及作用用规律律等；；三、荷荷载试试验主主要内内容动载试试验（4）疲劳劳性能能试验验：主主要测测试结结构和和构件件的疲疲劳性性能。。动力荷荷载试试验一一般偏偏重于于1、2两项，，对于于铁路路桥梁梁，第第3项要实实测机机车在在桥上上的制制动力力和与与旅客客舒适适度有有关的的列车车过桥桥时车车桥联联合振振动的的动位位移和和动应应力的的时程程曲线线，第第4项一般般只在在实验验室对对桥梁梁构件件进行行疲劳劳试验验。三、荷荷载试试验主主