桥梁静荷载实验

《新余南互通桥试验》第1章概述

1.1、总体情况新余南互通主桥位于大庆至广州高速公路江西武宁至吉安段MRK221+643处，该桥为预应力混凝土箱梁的连续梁桥。主线桥主梁横断面为箱型，桥跨布置为（20+25+20）m预应力混凝土箱梁，斜交角为25°，全桥共1联。b）右幅布置简图（单位：m）b）右幅横断面图（单位：m）图1-1新余南互通主桥布置与横断面图1.2、主要技术标准1、公路等级：高速公路2、设计行车速度：100km/h3、设计荷载：公路－I级4、地震动峰值加速度：0.05g5、桥面宽度：共设有两幅，每幅桥面宽12.63米，其横向布置为0.48m(护栏＋11.67m(行车道)＋0.48m(护栏)6、桥面横坡：2%（单向坡）1.3、结构设计情况1.3.1、上部构造分上下两幅，全桥长71.6m。该桥左幅桥面等宽13.0m，其中机动车道宽11.5m（三车道），右幅桥面宽18.589～20.397m（四车道），其中机动车道宽17.089～18.897m，上、下行共7车道，设计荷载为公路－I级，全桥布置及主梁截面如图1-1所示。本次荷载试验选择右幅作为试验跨。1.3.2、下部构造下部构造桥台采用柱式墩，桩接盖梁式桥台和肋式桥台，钻孔灌注桩基础。桥墩盖梁为普通钢筋混凝土盖梁，单排2柱式墩结构，盖梁梁高1.5m（详见图1-2）。图1-2盖梁示意图（单位：cm）

2、6、7、14、15、18#墩台桩基础按嵌岩桩进行设计，其余墩台桩基础按摩擦桩进行设计，嵌岩桩嵌入弱风化砂质千枚岩深度不小于6米。各桥墩均采用圆柱式墩（D＝180cm），桩基础采用圆柱式（D＝200cm）。1.3.3、混凝土材料标号①预制箱梁：C50混凝土②桥面铺装：8cm厚C40混凝土调平层与10cm厚改性沥青混凝土③盖梁：C30混凝土④墩柱：C30混凝土⑤桩基础：C25混凝土

桥梁结构荷载试验的目的是通过荷载试验，了解桥梁结构在试验荷载作用下的实际工作状态，从而判断桥梁结构的安全承载能力及评价桥梁的运营质量。对于一些理论上难以计算的部位，通过荷载试验可以达到直接了解其受力状态的目的；通过荷载试验可以检验桥梁结构的设计与施工质量。由于该桥为高速公路的典型桥梁，为进一步验证设计的合理性，检验桥梁施工的质量，测定桥梁的静载性能，综合评价和确定桥梁的承载能力，为大桥的竣工验收提供试验依据，有必要对该桥进行竣工设计荷载加载试验。第2章试验的目的和依据2.1桥梁结构静载试验目的

2.2、试验依据技术标准本次静载试验评定标准的主要依据为《公路旧桥承载能力鉴定方法》，该方法的适用范围规定是：“．．．．．．实际上本鉴定方法的使用范围包括了除大跨径、特殊结构桥梁外的所有桥梁。如有需要使用本方法鉴定正常的新建桥梁承载能力时应按规范要求来进行评定。”据此，本次静载试验主要依据的规范及标准如下：（1）中交第一公路勘察设计研究院：大庆至广州高速公路江西武宁至吉安段新建工程（C11标段）；（2）中华人民共和国交通部标准:《公路工程技术标准》(JTJ001-97)（3）中华人民共和国交通部标准:《公路工程质量检验评定标准》(JTJ071-98)（4）交通部颁：大跨度混凝土桥梁的试验方法（试行），1982年（5）交通部颁：《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)，人民交通出版社，2004年（6）交通部颁：《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004)，人民交通出版社，2004年（7）交通部颁：《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTJ024-85)，人民交通出版社，1989年（8）交通部颁：《公路圬工桥涵设计规范》(JTGD61-2005)，人民交通出版社，2005年（9）交通部颁：《公路工程抗震设计规范》(JTJ004-89)，人民交通出版社，1989年[7]2.3、试验跨的确定

全桥结构静载试验是本次对东依III号桥全面检测中的一个环节，在试验之前对东依III号桥进行了一次桥梁外观观测。发现外观在所有桥跨最不好。根据观测的主梁混凝土外观质量以及施工支架的搭设情况，本次荷载试验选择了右幅武宁往吉安方向5-30m一联的第1孔作为代表跨进行荷载试验。将应变计粘贴在第一主梁的侧面和其余主梁的梁底，挠度计通过悬挂重锤的方式在地面测量，具体布置见详图。第3章静静力荷载试验验2.1、静力力分析3.1.1、、计算模型由于新余南互互通主桥上部部结构已经连连接成整体，，设有横隔板板，并且主梁梁为斜交角为为25°的斜斜梁桥,故其其箱梁不能简简单地采用单单梁的计算模模型来模拟其其实际受力情情况，这里新新余南互通主主桥结构理论论分析采用空空间实体单元元进行模拟分分析，有限元元计算模型如如图3-1所所示。图3-1箱箱梁梁有限元元模型（图中中仅示出2跨跨）3.1.2、、活载计算及及控制截面根据设计荷载载，全桥使用用阶段的平面面内力分析计计算及承载能能力校核采用用北京迈达斯斯技术有限公公司开发的““MidasCivil6.7.1”和同济济大学开发的的“桥梁博士士3.0”互互为计算分析析和校核，主主要是计算主主梁在使用荷荷载、试验荷荷载作用下的的最不利内力力以及试验荷荷载效率系数数。3.2、测试试断面1、测试孔有有5个控制截截面(见图3-2)，，分别为：①跨中截面：：内力控制截截面为跨中最最大正弯矩，，正应力以此此控制设计；；②支点截面：：附加内力控控制截面为支支点最大剪力力，同时量测测支座沉降位位移；③1/4L截截面：梁体挠挠度量测，校校和截面。本次荷载试验验主要以跨中中作为应力、、挠度控制截截面。图3-2梁梁体测试断面面示意3.3、测试试主要内容本次静载试验验测试跨的主主要测试内容容如下：①跨中截面下下缘纵向应力力、挠度（部部分边梁还测测试跨中应力力沿截面高度度的分布）；；②支座、墩台台沉降；③支点最大剪剪力以及盖梁梁跨中最大正正应力；④墩顶主梁纵纵向正应力。。3.4、加载载方案、试验验工况及荷载载效率3.4.1、、试验荷载设设计试验是按试验验荷载效应与与设计荷载效效应等效的原原则，并考虑虑到车辆来源源、组织和调调配的实际情情况来确定试试验荷载（采采用移动加载载）。最后确定试验验荷载采用约约350KN标准车4辆辆，总吨位为为1440.0KN，静静载效率系数数保持在0.8～1.00之间。加加载车为“解解放”牌自卸卸车，车辆基基本情况如图图3-3所示示，表3-1列出了加载载车辆相关技技术参数。图3-3““金刚”自卸卸货车技术指指标表3-1静静载试验用车车技术参数表表车牌号前轴重（KN）后轴重（KN）总重（KN）后轴距（m）前、后轴距（m）后轮距（m）１赣C57638701401401.353.671.9２赣C23807701401401.353.671.9３赣C26254701401401.353.671.95４赣C23675

701401401.353.671.95编号3.4.2、、加载工况新余南互通主主桥的荷载试试验主要是以以静载试验为为主，动载试试验为辅。本桥的设计荷荷载为公路－I级，，根据交通部部颁试行办法法，结合新余余南互通主桥桥的设计特点点，以及荷载载横向分布系系数情况，拟拟选取右幅靠靠武宁方向第第一跨作为静静载试验的观观测对象。3.4.2.1测试工工况①40m跨跨中截面最大大正弯矩、最最大挠度工况况；②40m跨跨支座最大负负弯矩工况；；③40m跨跨内支座边缘缘剪力最大工工况；3.4.2.2测试试截面及测点点布置1、主梁测试试截面布置图3-4新新余南互通主主桥控制截面面示意图2、主梁测试试截面应力测测点布置在主梁的控制制截面梁底对对称粘贴两个个测试元件，，在控制截面面的外梁一个个侧面，沿梁梁高均匀布置置3个测试元元件（包括梁梁底的一个）），如图3-5所示依据前述测试试工况及内容容，安排测试试截面图中I-I、II-II分别别为跨内弯矩矩最大截面、、L/4控制制截面，其中中L/4截面面用于测试跨跨中加载时的的挠度。a)最大弯弯矩测试元件件布置b)最大剪力力测试元件布布置图3-5控控制截面应力力测点布置示示意图3主梁线形形挠度测点布布置由于该桥桥下下为旱地，故故采用线型位位移计进行位位移测试，各各工况下的关关键点的观测测3.5试验验加载和检测测程序(1)主梁跨跨内截面最大大正弯矩分级级加载挠度和和应力测试；(2)主梁支支点截面最大大负弯矩分级级加载应力测测试；(3)主梁支支点截面最大大剪力分级加加载应力测试试；检测程序：加加载车称重、、画停车线、、控制截面定定位、测试元元件布置、调调试测试系统统、指挥加载载车加载和卸卸载、根据测测试工况和分分级加载记录录数据。表3-2汽汽车荷载作用用下控制截面面内（挠度））及加载效率率加载位置内力及效率荷载等级试验荷载值标准荷载值试验荷载效率①/②M（kN-m）①M（kN-m）②公路－I级25m跨中弯矩及挠度最不利位置4540.94986.940.9125m跨支点截面弯矩最不利位置-4618.83-4891.590.9425m跨支点截面剪力最不利位置1514.601648.750.92表3-2加加载车辆分分级及相应加加载卸载吨位位表（KN））加载控制截面加载分级备注一级二级三级四级跨中截面Mmax360(１辆车)1080/720（３辆车）1440/1080（４辆车）L/4截面Mmax3601080/7201440/1080注：分子为加加载值，分母母为卸载值。。表3-4试试验车辆技技术参数参数前中轴距（m）中后轴距（m）轮距（m）前轴重（KN）中轴重（KN）后轴重（KN）总重（KN）后八轮3.61.351.872144144360观测有条件的的情况下应进进行两种测量量结果的相互互校对。3.4.3试试验荷载及加加载试验效率率经计算分析，，新余南互通通主桥以横向向两列车控制制边梁的弯矩矩值。考虑到到武吉高速具具体情况，本本次试验加载载汽车选用后后八轮载重车车来模拟公路路－I级加载载情况。各个个控制截面试试验加载控制制值及试验效效率见表3-2所示。各各加载截面的的荷载分级见见表3-3所所示。试验车车后八轮载重重车型的技术术参数如表3-4，车辆辆横向最边缘缘轮子距路缘缘石侧距离为为0.5m，，在图中不予予标出。各工工况下加载车车辆布置平面面图如图3-6,图3-7和图3-7所示。图3-625m跨跨中中截面最大正正弯矩（挠度度）荷载布置置图图3-725m跨支点点截面最大负负弯矩荷载布布置图图3-825m跨内支支点截面最大大剪力荷载布布置图3.5.1、、加载的实施施方法与控制制根据分析计算算，利用荷载载等效使主梁梁达到规定的的荷载效率系系数，加载工工况车辆布置置根据详细计计算确定。在在试验前进行行一次预载，，预载的目的的在于：①预载可以使使结构进入正正常的工作状状态，其变形形与荷载的关系系趋于稳定；；②通过预载可可以检查全部部试验仪表的的工作是否正正常；③通过预载可可以检查全部部试验仪表的的工作是否可可靠；④预载可以起起演示作用，，通过预载发发现问题，可可以在正式式加载前得到到解决，确保保试验正常、、有效进行。。所有工况均按按两次分级加加载、两次卸卸载。加载过过程中密切注注意结构各控控制点的应变变和位移，如如遇异常情况况应立即终止止加载。3.5.2、、测试内容及及方法（1）应变测测试：箱梁底底跨中纵向应应力采用电测测法测试，在在每片梁底粘粘贴2个电阻阻应变片。同同时在边梁侧侧面跨中位置置沿梁的高度度粘贴5个电电阻应变片，，以测试跨中中应力沿截面面高度的分布布，采用电阻阻应变采集仪仪测定砼结构构的静应变（（应力）值。。（2）挠度测测试：梁底跨跨中挠度、两两端支座支承承线、墩台位位移、墩顶及及盖梁跨中挠挠度上布置沉沉降测点，利利用百分表测测量位移，测测试精度为0.01mm（3）裂缝监监测：加载时时，梁底派专专人观测裂缝缝开展情况，，如有裂缝开开展，用裂缝缝放大镜量测测裂缝宽度。。3.5.3、、试验程序准备工作：工工程负责人率率主要检测人人员踏勘现场场→前期试试验人员进场场准备（测点点表面处理、、贴应变计））→施工方配配合调派加载载车辆。静载试验时：：测试人员一一批在桥面布布载放线，另另一批则将各各种仪器调平平和读数，测试梁的恒载载（静止）挠挠度观测→测测试跨中截面面布载试验→→墩台支座沉沉降测试。同同时对支座工工作状况，裂裂缝开展进行行检测。做跨跨中截面布载载试验时，荷荷载分两级加加卸载。3.5.4、、试验规则（1）静力加加载持续时间间再次加、卸载载的持续时间间取决于结构构最大变位测测点达到稳定定标准所需要要的时间，实实际观测时，，一般是取5分钟。（2）终止加加载的控制条条件①控制测点应应力值已达到到或超过弹性性理论按规范范安全条件反反算的控制应应力值时；②控制测点变变位（或挠度度）超过规范范允许值时；；③由于加载使使结构裂缝长长度、宽度急急剧增加，新新裂缝大大量出现，宽宽度超出允许许值的裂缝大大量增多，对对结构使用寿寿命造成较大大的影响时；；④发生其它破坏坏，如预应力筋筋崩断、混凝土土压碎、支座损损坏、桥墩桥台台偏位超过规范范允许值等影响响桥梁承载能力力或正常使用时时。为了确保安全，，在第一级加载载后，精密水准准仪就对最大变变位点、应变仪仪对应变最大点点进行持续监视视。工况1：25m箱梁跨中断面最大正弯矩工况加载表3-51-1梁应变、挠度测点测试结果比较表梁号主梁(应变)主梁腹板(应变)B1B2B3B4B5B6B7A1A2应变加载实测值A1524211037应变卸载残余值B00030-400应变试验值1524181437应变试验值平均C1524181437应变理论值D5747.641.736.43636373.0629η=C/D0.260.040.10.490.030.110.980.24残余校验系数B/C0000.1670-100梁号挠度(mm)B1B4B7挠度加载实测值A3.092.21.07挠度卸载残余值B0.110.040.28挠度试验值2.982.160.79挠度试验值平均C2.982.160.79挠度理论值D3.552.962.16η=C/D0.840.730.37残余校验系数B/C0.0370.0190.353.6、试验结结果及分析注：表中挠度值值为跨中净挠度度值，A1,A2为箱梁边腹腹板高度方向上上的测点,B1-B7为梁底底面等间距的测测点。工况2：25m箱梁支点截面最大负弯矩工况加载表3-61-1梁应变、挠度测点测试结果比较表梁号主梁(应变)主梁腹板(应变)B1B2B3B4B5B6B7A1A2应变加载实测值A1524211037应变卸载残余值B00030-400应变试验值1524181437应变试验值平均C1524181437应变理论值D63.14842.236.435.335.138.61.631.9η=C/D0.240.040.090.490.030.1100.22残余校验系数B/C0000.1670-100梁号挠度(mm)B1B4B7挠度加载实测值A2.452.021.1挠度卸载残余值B0.040.020.15挠度试验值2.4120.95挠度试验值平均C2.4120.95挠度理论值D3.342.872.22η=C/D0.720.70.43残余校验系数B/C0.0170.010.158工况3：25m箱梁支点截面最大剪力工况加载表3-71-1梁应变、挠度测点测试结果比较表梁号主梁(应变)主梁腹板(应变)B1B2B3B4B5B6B7A1A2应变加载实测值A1313190026应变卸载残余值B010000-1-2应变试验值1303190038应变试验值平均C1303