道路与桥梁工程试验检测技术

道路与桥梁工程

试验检测技术第八讲：桥梁荷载试验及基础检测本讲内容§3.1荷载试验的目的及主要内容§3.2加载方案和测定布置§3.4静载试验§3.6桥梁动载测试范围§3.3静载试验仪器设备§3.5试验数据分析及桥梁承载能力评定§3.7动载试验的常用仪器设备§3.8桥梁动载试验§3.9试验数据整理和分析本讲内容（二）§4.1地基承载力检测§4.2钻（挖）孔灌注桩检测§4.4本周实测题：电阻应变片的粘帖（选做）§4.3基桩承载力检测§4.5作业§3.1荷载试验的目的及主要内容荷载试验目的：荷载试验的准备工作。荷载试验的主要内容。桥梁荷载试验就是对桥梁结构物进行直接加载测试的一种特殊的科学试验工作。桥梁荷载试验分为静载试验和动载试验。§3-1荷载试验的目的及主要内容旧桥：（1）确定桥梁结构的承载能力及营运条件；（2）分析桥梁病害原因及其变化规律。一、荷载试验的目的：新建桥梁：（1）检验桥梁设计施工质量；（2）判定桥梁结构的实际承载力； （3）验证桥梁结构的设计理论和设计方法。二、主要工作内容：（1）明确荷载试验的目的；（2）试验准备工作；（3）荷载试验的方案拟定(包括静载试验与动载试验测试项目）（4）荷载试验的测点设置与测试仪器、设备组配；（5）荷载试验的加载等级控制与试验过程安全控制；（6）试验数据分析与结构性能评定；（7）试验报告编写。三个阶段：桥梁结构的考察和试验准备（1-2）加载试验与观测（3-5）测试结果的分析与评定（6-7）选择试验孔（墩）静载试验加载位置的放样和加载位置的安排试验人员组织及分工搭设脚手架和测试支架荷载试验的准备工作其他准备工作一、试验荷载工况的确定：1．简支梁桥试验荷载工况

(1)主要工况跨中最大正弯短工况

(2)附加工况

l／4截面最大正弯短工况支点最大剪力工况桥墩最大竖向反力工况3．悬臂梁桥(T形刚构桥)试验荷载工况

(1)主要工况墩顶支点最大负弯矩工况锚固孔跨中最大正弯矩工况

(2)附加工况墩顶支点最大剪力工况桂孔跨中最大正弯短工况桥墩最大竖向反力工况4．连续刚构桥试验荷载工况

(1)主要工况主跨墩顶最大负弯矩工况主跨跨中最大正弯短工况

(2)附加工况墩顶支点最大剪力工况边跨最大正弯短工况桥墩(台)最大反力工况2．连续梁桥试验荷载工况

(1)主要工况主跨支点最大负弯矩工况主跨跨中最大正弯矩工况

(2)附加工况边跨最大正弯矩工况主跨桥墩最大竖向反力工况主跨支点最大剪力工况加载方案与实施加载方案与实施一、试验荷载工况的确定：5．无铰拱桥试验荷载工况

(1)主要工况拱顶最大正弯矩工况拱脚最大负弯短工况（2）附加工况拱脚最大水平推力工况

l/4截面最大正弯短和最大负弯短工况

l/4截面正负挠度绝对值之和最大工况7、斜拉桥试验荷载工况

(1)主些工况主梁中儿跨中最大止弯距工况主梁墩顶支点最大负弯短工况主塔塔顶纵桥向最大水平变位与塔脚截面最大弯矩工况

(2)附加工况中孔跨中附近拉索最大拉力工况主梁最大挠度工况辅助墩最大竖向反力工况6、两铰拱桥试验工况

(1)主要工况拱顶最大正弯矩工况拱脚最大水平推力工况

(2)附加工况

l/4截面最大正弯矩和最大负弯矩工况

l/4截面正负挠度绝对值之和最大工况二、试验荷载等级的确定：(1)汽车和人群(标准设计荷载)；(2)挂车或履带车(验算荷载)(3)需通行的特殊重型车辆。

分别计算设计时所采用的控制荷载或由试验目的所决定的荷载对结构控制截面产生的内力(或变形)的最不利值并进行比较，取其中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ηq进行控制。控制荷载加载设备的选择可行式车辆、重物直接加载加载重物的称量称重法、体积法、综合计算法轴重无论采用何种方法确定加载重力，均应做到准确可靠，其称量误差最大不得越过5%，最好能采用两种称量方法互相校核。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。1、分级控制的原则(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)当使用载重车加鼓，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，加载分组较少时，应汁意每级加载时，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就位置的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不利内力。(5)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。加载方式及设备的选择：2、车辆荷载加载分级的方法（1）逐渐增加加载车辆数（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，以方便加载分级实施。3、加卸载的时间选择主要是考虑温度变化对试验引起的影响4、加载分组的计算根据各荷载工况的加载分级，技弹性阶段计算结构各测点在不同荷载等级下的理论计算变位(或应变)，以便对加载试验过程进行分析和控制。计算采用的材料弹性模量．如已做材料试验的用实测值，未做材料试验的可按规范规定取值。测点的布置：1、主要测点的布设布没的测点不宜过多，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(应变)和最大挠度(或位移）。2、附加测点的布设根据桥梁调查和检算工作的深度，综合考虑结构持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裁面桥宽方向分布；（2）应变沿控制截面桥宽方向分布；（3）应变沿截面高度分布；（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§3-3静载试验仪器设备引出线电阻丝(丝栅)基底由试验发现：l应变片FFl+DlK——电阻应变片的

灵敏度系数应变片：将力学量(应变)转换为电量(电阻)的传感器电阻应变片种类：丝式(绕线式)、箔式、半导体式应变片蓄的构造箔式应亦变片900应变花450应变花1200应变花温度稳定源观测仪表的测呢读与记录裂缝观厌测静载试着验过程一、试验观测与记录：简述静虏载试验三过程中赶混凝土牙裂缝观粘测的基部本步骤夫：裂缝观业测的内给容为结秘构受拉塑力较大敬部位和挂旧桥原抽有较长寨、较宽渠的部位拘。在这些心部位上饺应量测彻裂缝的利长度、峡宽度，秋并在混览凝土表芒面沿裂混缝走向时进行描扮绘。加载过程笔中观测裂张缝的长度王及宽度变探化情况。加载至途最不利本荷载及足卸载后叛应对结副构裂缝基进行全谱面检查威，尤其并仔细检苹查是否春产生新涛的裂缝听，并记荒录。构件裂病缝图绘制时，堵用坐标纸弹或方格纸危按比例先赌作一个裂配缝开展面低的展开图导。然后，挎在展开掀图上描荷出裂缝圾的长短吵、间距咬，注明“分级荷蚀载/裂缝宽馆度”，试件方箱位、编号访等。二、加载的实施与控制：1、加载程序

重物加载摸：按荷载镇分级（一胃般4~5级）逐级阴加载，每禁级荷载堆脾放位置准习确、整齐把稳定。荷终载施加完茂毕后，逐尊级卸载。车辆加载歇：用车辆僚加载时，已先由零载昨加至第一胜级荷载、防卸载至零概载；再由轮零载加至估第二级何泳载，卸至贝零载……，直至所缩慧有荷载施乱加完毕(有时为了客确保试验炼结果准确屑无误，每挤一级荷载歪重复施加1～2次)。每一工级荷载谷施加次尊序为纵普向先施所加重车资，后施洋加前后声标淮车怪；横向攻先施加敬桥中心泄的车辆述，后施留加外侧买的车辆东。静载试验耀过程2、加载稳定时间控制

选择一忙个控制气点，每众级加载粮（或卸乏载）后肿立即测球读一次助，计算贸其与加搭载（或迹卸载）池前测读虏值之差急值Sg，然后霜每隔2min测读一猛次，计倒算2min前后读梅数的差届，并按红下式计擦算相对兴读数差杰值m：当m值小于1％或小于取量测仪器伞的最小分夺辩率时即另认为结构磨基本稳定拼。静载试验司过程3、加载过程的观察

4、终止加载的控制条件

发生下列典情况应中似途终止加乱载：(1)控制测供点应力部值已达名到或超挥过用弹埋性理论缸按规范膀安全条染件反算蜂的控制故应力值旦时；(2)控制测点翼变位(或挠度)超过规范赔允许值时寺；(3)由于加载牺使结构裂伪缝的长度薄、宽度急秘剧增加，管新裂缝大黑量出现，律缝宽超过危允许值的辨裂缝大量羡增多，对绸结构使用吴寿命造成唤较大的影亮响时；(4)拱桥加载钩时，沿跨讨长方向的趣实测挠度穿曲线分布象规律与计识算值相差些过大或实持测挠度超稿过计算值习过多时；(5)发生其他副损坏，影廉响桥梁承条载能力或袭正常使用砍时。静载试新验过程试验资视料的修档正（1）测值撒修正（2）温度完影响修竹正（3）支点沉烛降影响修宵正各测点变惯位与应变菊计算总变位弹性变位残余变正位应力计甚算试验结果利与理论分云析结果的驼比较§3-5试验数据室分析及承谣载能力评帽定一、试验数据分析：二、荷载试验成果分析与承载能力评定：1、结构工作状况

校验系利数实测值拴与理论威值的关缎系曲线相对残余迎变位（或际应变）动载性别能2、结构的强度及稳定

3、地基基础

4、结构的刚度要求

5、裂缝三、静载试验报告编写：桥梁试验窜实例成桥试验梳：云阳高隙架桥旧桥检涛测：信宿阳公跨洪铁§3.6桥梁动载巨测试范围§3.7动载试挨验的常指用仪器匀设备§3.8桥梁动额载试验§3.9试验数换据整理快和分析地基承载绝力试验地基容属许承载犯力的确每定途径惹：在地质励基本相悦同的条槐件下，愿参照邻傲近结构党物地基金容许承视载力；根据现难场荷载借试验或兆触探试螺验资料代；按地基承然载力理论拿公式计算栏；按现行规此范（JTJ0谣24-8屠5《公路桥址涵地基甲与基础馆设计规要范》）提供的傻经验计算亮；地基承载袭力试验桥涵地基附的容许承趟载力可根魄据地质勘朝测、原位旦测试、野亲外荷载试狭验以及邻谊近旧桥涵木调查对比灿，同经验摧和理论公皂式计算综肌合分析确择定。当缺将乏上述资滴料时可按JTJ0挤24-8掩5《公路桥撕涵地基液与基础泊设计规光范》推荐的季方法确列定地基宗容许承龙载力，编对地质颈和结构碧复杂的过桥涵地融基应根正据现场询荷载试抚验确定打容许承侨载力。地基承载啦力试验按规范确霜定地基的缩慧容许承载昌力：按规范提奴供的经验爷公式和参董数确定地嫁基容许承量载力，它旺使确定地墙基土容许丑承载力的累工作大为众简化。但棋规范仅对串一般土质锐条件作了饶规定，对夺一些特殊却地基，如瓦接近流动隶状态的软壤弱粘性土家、含有大陡量有机质桌土和盐渍狐土等，以放及对于大宫的或较重料要的工程山，还应结旁合具体情慕况，综合帽采用荷载胶试验、现谅场标准贯牌入试验及幸静力触探松及理论计荡算等方法配研究分析灿后确定。地基承载诊力试验按规范确渠定地基的粘容许承载训力步骤：1、确定土秒的类别名押称；根据土的葡塑性指数遭、粒径、抚工程地质脊特性等，君将地基土责分为粘性译土、砂类春土、碎卵翅石类土、垂黄土、冻稍土及岩石贫六类2、确定雁土的状愉态；（倍确定土况层所处滚的天然樱松密和任稠度状摇况）粘性土著怖人根据液板性指数分亲为坚硬、爪半坚硬、颗硬塑、软绍塑及流塑叫状态；砂滔类土根据旷相对密度直分为稍松蜻、中等密驳实、密实格状态；碎泽卵石类土映则按密实铁度分为密个实、中等家密实及松翁散状态。3、确定土怨的容许承脱载力；地基承载却力试验按规范培确定地密基的容且许承载季力步骤突：当基础最捉小边宽超技过2m或基础埋纳深超过3m，且h/b<脖=4时，粘伐性土、性砂类土店、碎卵乐石类土嫌、黄土攻的容许灵承载力颜可按下军式计算楼：当基础最玻小边宽不炸大于2m，基础埋忌深不大于3m时，地床基土容息许承地抹力可直籍接从规眠范查取膨。地基承瓦载力试钥验按规范棒确定地歉基的容归许承载粪力步骤居：老粘土及曲残积粘性担土的容许呀承载力（达指第四纪棵晚更新世艘（Q3）及其以想前沉积的漂粘性土）帝按压缩指浊模量查表麦确定；一般性粘临土（指第划四纪全新垮世（Q4）沉积的努粘性土）称及新沉积财的粘性土随的容许承榴载力按液霉性指数和孩天然孔隙缝比查表确告定；砂土地寸基的容短许承载唐力按土柱的名称丈、湿度迟关系及修按相对杠密度Dr确定的密桶实程度查车表确定；碎石土地贴基的容许某承载力按狱土名及密川实程度查时表确定；新近堆积跳的黄土地静基承载力恩可根据土皆的天然含秩水量与液让限比查表愿确定；地基承臣载力试灰验按规范确锣定地基的糕容许承载塑力步骤：一般黄土喇的地基承跑载力可按碎天然含水迁量、液限除含水量与脱天然孔隙哑比值查表范确定；老黄土的汁容许承载瞒力可按天晃然孔隙比剥和含量水积量与液限谜含水量的绵比值查表倾确定；岩石的厕容许承析载力按带岩石单零轴抗压男强度与棕岩石的罢破碎程述度查表慨确定；多年冻土冈的容许承傅载力可按少土的名称江及基础底初面的月最柿高温度查我表确定。静力触茧探试验指通过一蚁定的机械怪装置，将沾某种规格销的金属触珠探头用静洒力压入土号层中，同记时用传感啦器或直接怀量测仪表明测试土层没对触探头休的贯入阻广力，以此厦来判断、躬分析确定恳地基土的幕物理力学鞋性质。静框力触探试尚验适用于蜂粘性土，肆粉土和砂佳土，主要恋用于划分东土层，估洞算地基土买的物理力或学指标参院数，评定预地基土的润承载力，积估算单桩载承载力及刘判定砂土托地基的液恶化等级等拉。（多为缺设计单位板采用）。动力触探寺试验指利用及锤击功辛能，将驾一定规不格的圆讽锥探头简打入土哨中，根更据打入绍土中的括阻抗大境小判别畜土层的透变化，沙对土层管进行力秀学分层礼，并确俩定土层导的物理西力学性亩质，对得地基土娱作出工笔程地质阔评价。也动力触租探试验沟适用于尊强风化味、全风畅化的硬饮质岩石胖，各种过软质岩征及各类往土；动岂力触探洞分为轻尚型、重彻型及超亮重型三半类。目尺前承建狡单位一凉般选用予轻型和坏重型。轻型动力圾触探试验轻型触探啦仪适用于纤砂土、粉而土及粘性暴土地基检水测，（一集般要求土欺中不含碎超、卵石）来，轻型触僻探仪设备漫轻便，操泼作简单，星省人省力接，记录每望打入30c坊m的锤击伞次数，知锤重10kg，落距50c拼m，圆锥头学锥角60度，锥底慕面积12.6补cm2；代用公滚式为R=（0.8焦×N-旁2）×9.8（R-地基容许饥承载力Kpa，N-轻型触探遍锤击数）柔。重型动大力触探园试验重型触探衫仪：适用库于各类土晋，是目前啊承建单位摸应用最广顾泛的一种休地基承载通力测试方晨法，该法头是采用质城量为63.5在kg的穿心躺锤，以76cm的落距，笼圆锥头锥唇角60度，锥木底面积43c高m2；将触评探头打锈入土中雕，记录挥打入10c液m的锤击数苹，代用公堂式为y=35沙.96x删+23.耻8(y么-地基容许珍承载力Kpa，x-重型触歇探锤击倾数)。标准贯入块（SPT）试验标准贯啦入试验广：标准降贯入试揉验是动阿力触探楚类型之编一，其魄利用质独量为63.5围kg的穿心拣锤，以76c游m的恒定亭高度上片自由落拍下，将盛一定规悄格的触写探头打伟入土中15c搏m，然后套开始记光录锤击糕数目，术接着将桂标准贯阁入器再调打入土增中30c挑m，用此30旋cm的锤击数丛（N）作为标稀准贯入试纤验指标，陪标准贯入屿试验是国狸内广泛应妄用的一种搞现场原位哥测试手段助，它不仅困可用于砂芝土的测试岗，也可用朽于粘性土寻的测试。事锤击数（N）的结趁果不仅付可用于件判断砂屡土的密朽实度，她粘性土雁的稠度携，地基仓土的容尤许承载棍力，砂赖土的振吨动液化率，桩基告承载力辨，同时轰也是地推基处理休效果的毛一种重细要方法切。（多缎为测试衬中心及次设计单饿位采用贤）。标准贯铅入（SPT）试验篮注意事肢项1、若遇比疾较密实的看砂层，贯细入深度不各足30c必m的锤击蹲数已超蹈过50次时，应淡终止试验堂，并记录船实际贯入目深度ΔS和累计锤配击数n，并换槽算成贯粮入30c肾m的锤击数N。N=30卫n/ΔS2、杆长脉度超过3m时需按弟钻杆长悼度查出锦修正系俱数对锤晋击数进餐行修正沈。3、在基坑犯中每隔1-2主m进行一次概试验；多抄次试验后著取锤击数济的平均值够。砂土密实痰程度与锤惹击数N和相对泄密度Dr的关系密实程度分级相对密度Dr实测平均锤击数N密实Dr≥0.6730-50稍密0.67>Dr≥0.3310-29松散稍松0.33>Dr≥0.205-9极松Dr<0.20<5粘性土稼稠度状宵态与锤共击数N和液性指析数IL的关系N<22-44-77-1818-35>35液性指数IL>11-0.750.75-0.50.5-0.250.25-0<0稠度状态流塑软塑可塑可塑-硬塑硬塑坚硬钻孔灌注膨桩泥浆选器用及其指似标要求钻孔泥赤浆一般套由水、道粘土(或膨润穷土)和添加剂善按适当配果合比配制最而成，其祸性能指标乖可参照后坦表选用。直径大租于2.5m的大直径叙钻孔灌注唇桩对泥浆挪的要求较蚀高，泥浆象的选择应酿根据钻孔锁的工程地投质情况、捞孔位、钻绸机性能、燃泥浆材料观条件等确允定。在地园质复杂，石覆盖层较榴厚，护筒捆下沉不到倦岩层的情钞况下，宜键使用丙烯在酰胺即PHP泥浆，较此泥浆雷的特点天是不分蜜散、低侄固相、半高粘度巩。①地下水葬位高或至其流速稳大时，坛指标取币高限，糠反之取饿低限；②地质状标态较好片，孔径乒或孔深下较小的棍取低限腐，反之银取高限兼；③在不易迅坍塌的掩粘质土惨层中，兆使用推禁钻、冲偏抓、反稻循环回样转钻进不时，可密用清水握提高水需头(≥2m添)维护孔壁朱；④若当地缺算乏优良粘套质土，远欧运膨润土秆亦很困难店，调制不袖出合格泥伴浆时，可捉掺用添加俊剂改善泥均浆性能，魔各种添加间剂掺量可惩按JTJ0抗41-2勤000《公路桥接涵施工你技术规沉范》附录C—1选取；⑤泥浆的各绳种性能指幸标测定方胞法见附录C—2。钻孔灌毕注桩泥丙浆选用妄及其指锡标要求钻、挖扎孔桩成训孔质量理标准质量检魄验及质区量标准钻、挖孔还在终孔和绣清孔后，昏应进行孔总位、孔深备检验。孔径、司孔形和讨倾斜度帽宜采用心专用仪胳器测定本，当缺依乏专用盾仪器时梯，可采角用外径园为钻孔甘桩钢筋庄笼直径赠加100闯mm(不得大于已钻头直径)，长度为4～6倍外径的互钢筋检孔缴器吊入钻辨孔内检测端。钻、挖孔径成孔的质撇量标准见摔后表。注：清执孔后的木泥浆指健标，是胸从桩孔侧的顶、杂中、底竞部分别厚取样检席验的平浮均值。霸本项指挽标的测先定，限喊指大直皇径桩或吊有特定外要求的伪钻孔桩遭。钻、挖郊孔桩成情孔质量录标准钻孔桩遮清孔要忧求清孔要鬼求1、钻孔深偷度达到设监计标高后惑，应对孔显深、孔径抹进行检查饺，符合前赢表要求后们方可清孔气。2、清孔方贷法应根据屈设计要求驴、钻孔方帜法、机具蹄设备条件突和地层情仓况决定。3、在吊探人钢筋钻骨架后最，灌注堂水下混瓜凝土之直前，应童再次检捎查孔内卡泥浆性孕能指标袍和孔底呀沉淀厚施度，如座超过规随定，应广进行第恶二次清堆孔，符崭合要求甘后方可临灌注水礼下混凝槽土。清孔时获应注意润事项1、清孔方曾法有换浆蜂、抽浆、骆掏渣、空砍压机喷射准、砂浆置汽换等，可诊根据具体壳情况选择竹使用。2、不论采删用何种清药孔方法，抽在清孔排垮渣时，必述须注意保母持孔内水叉头，防止除坍孔。3、无论列采用何环种方法板清孔，透清孔后矛应从孔嗽底提出疲泥浆试盲样，进政行性能晕指标试该验，试潮验结果靠应符合幸前表的中规定。拦灌注水净下混凝亏土前，姿孔底沉迹淀土厚斗度应符夫合前表护的规定皆。4、不得乐用加深世钻孔深储度的方纯式代替速清孔。泥浆用虽粘质土某原料的选性能要赔求一般可选收用塑性指贷数大于25，0.07唉4mm通过率刊大于50%的粘质土煎调制泥浆切。当缺少颗上述性能勾的粘质土它时，可用捎性能略差浆的粘质土勾，并掺入30%的塑性兄指数大贡于25的粘质芽土。当采用闭性质较告差的粘榜质土调决制的泥辱浆其性球能不符受合要求敬时，可税在泥浆钟中掺入详碳酸钠隐、氢氧罪化钠或恳膨润土潜粉末，鄙以提高臣泥浆性棚能指标扑。掺入盼量与原且泥浆的