桥梁动力静力荷载试验讲座二

桥梁荷载试验讲座2012年9月内容提要1.荷载试验基本知识2.荷载试验准备工作3.静力荷载试验4.动力荷载试验5.桥梁检测相关图片第一章：荷载试验的基本知识桥梁荷载试验就是一种比较直观评定桥梁承载力的方法，而且比较为广大工程技术人员所接受。1.1荷载试验的定义是通过对结构进行脉动测试、汽车的行车、跳车、刹车激振或共他方式的激振试验测试桥梁结构上各控制部位的动挠度、动应变、模态参数，然后通过模态参数识别结构的损伤。静力荷载试验是将静力荷载作用在桥梁上的指定位置，测试结构的静应变（应力）、位移（挠度）和裂缝等项目，推断桥梁结构在荷载作用下的工作状态，评定结构的承载能力和安全性能是否符合设计和使用的要求。荷载试验动力荷载试验（1）工程检验性质：1）验收性荷载试验2）鉴定性荷载试验（2）最大荷载量：1）基本荷载试验2）轻型荷载试验3）重型荷载试验分类主要内容（1）脉动试验（2）跑车试验（3）跳车试验（4）刹车试验哪些桥要做荷载试验呢？1.2荷载试验的条件（1）竣工验收前的新建、改建、扩建和加固的中桥、大桥、特大桥及特殊结构桥梁满足下列条件的桥梁须做荷载试验（2）投入使用后最近五年内未进行荷载试验的桥梁（3）经定期检测评定等级为D级或不合格级，且采用其它检测方法仍难以确定其整体性能和使用功能的桥梁（4）验证结构设计理论的实验性桥梁（5）对于设计中动力问题突出的特大跨度桥梁（如地震区、沿海飓风区、考虑船舶撞击的桥梁），应进行特殊设计的动力荷载试验（6）其它有需要进行承载能力鉴定的桥梁1.3荷载试验的目的新建桥梁1）检验桥梁设计施工质量荷载试验目的既有桥梁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1.4荷载试验的主要内容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荷载试验主要内容包括：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）试验报告编写一般的，以上荷载试验内容主要包含在三个阶段：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）第二章：荷载试验的准备工作2.1试验方案1）试验要求：目的、类型、项目和依据标准。

计划与准备阶段：收集试验桥梁的设计图纸等有关技术资料，考察桥梁的现状和试验环境条件，根据测试项目制定试验计划大纲。试验计划主要包括：2）技术资料调查：原有设计、计算与施工的基本资料，结构现状（包括存在的问题和缺陷）及必要的检算数据报告。3）加载方案：最大荷重、加载设备和加载图式。4）观测方案：观测内容、测点布置、量测方法。5）仪器设备：工作状态、测量精度、检定情况和数量。6）试验程序：加、卸载程序与观测程序，试验终止条件。7）组织与分工：试验组织框架，明确人员分工职责，具体协调要求。8）安全措施：制定桥梁交通安全保障方案，报交管部门批准，明确试验期间人员、施工设施、仪器设备等安全的措施。9）加载试验资料的整理要求。10）试验成果分析与评定内容。2.2试验孔的选择1）该孔（或墩）计算受力最不利

试验孔的选择应结合桥梁调查与检算工作一并进行。对多孔结构中跨径相同的桥孔（或墩）可选择1～3个具有代表性的桥孔进行荷载试验。选择时应综合考虑以下条件：2）该孔（或墩）施工质量较差，缺陷较多或病害较严重3）该孔（或墩）便于搭设脚手架及设置测点或试验加载实施2.2搭设测试支架试验前应对观测脚手架搭设及测点附属设施设置、静载试验加载位置的放样与卸载位置的安排和试验人员的组织与分工做详细的计划安排。脚手架的搭设要因地制宜、牢固可靠，方便布置安装观测仪表，同时要保证不影响仪表和测点的正常工作，且不干扰测点附属设施。在不便搭设固定脚手架的情况下，可考虑采用轻便灵活的吊架、挂篮或专用的桥梁检查设备（检查车、检查架等）。几种支架搭设情况:2.3试验加载位置的放样与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。如加载程序较少，时间允许，可在每程序加载前临时放样。如加载程序较多，则应预先放样，且用不同颜色的标志区别不同加载程序时的荷载位置。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。2.4试验人员的组织与分工做详细的计划安排桥梁试验队伍一般由桥梁结构工程师、专业技术测试人员、仪器仪表工程师、熟练技术的不同专业、不同层次的人员组成。试验时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。2.4其它准备工作根据加载进行的项目和桥址处的交通状况应作好加载试验的安全措施、加载方式的选择、供电照明设施、通讯联络设施、桥面交通管制等方面的准备工作。第三章：静力荷载试验3.1试验工况的确定试验控制截面应根据具体的测试项目而定在满足鉴定桥梁承载能力的前提下，加载试验项目应抓住重点，不宜过多。一般应有2～3个主要内力或位移控制截面。此外，可根据桥梁具体情况可设置几个附加内力控制截面。桥型主要截面附加截面简支梁跨中最大正弯矩支点最大剪力墩台最大竖向力连续梁支点最大负弯矩跨内最大正弯矩支点最大剪力墩台最大竖向力悬臂梁支点最大负弯矩锚跨跨中最大正弯矩支点最大剪力墩台最大竖向力挂梁跨中最大正弯矩拱桥拱顶最大正弯矩拱脚最大负弯矩拱脚最大水平推力L/4截面最大正弯矩和负弯矩刚架桥跨中最大正弯矩结点最大负弯矩柱脚最大弯矩对于斜拉桥、悬索桥等特殊桥梁结构，测试的内容主要包括主梁最大挠度、主梁控制截面最大内力、索塔塔顶水平变位、主缆最大拉力、斜拉索最大拉力。其次包括主梁最大纵向漂移；主塔控制截面最大内力；吊索最大索力等。结合结构设计特点制订其他检测内容。注意取值：提高还是降低、新桥与旧桥静载试验效率3.2试验控制荷载的确定荷载试验应以设计荷载等级相应的活载效应控制值或有特殊要求的荷载效应值作为试验控制荷载。根据桥梁需要鉴定承载能力的荷载：汽车+人群（标准荷载）、平板挂车或履带车（标准荷载）、需通行的重型车辆，分别计算其对控制截面产生的最不利荷载效应（内力和位移），用产生最不利荷载效应较大的荷载作为试验控制荷载。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。3.3加载分级与控制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。3.3加载分级与控制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。

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。

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，一般以晚10时至晨6时为宜。4、加载分组的计算3.4加载设备的选择及加载物称量1、加载设备的选择可行式车辆、重物直接加载2、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。3.5无测点羞布置1、主怕要测点揪的布设布没的存测点不茄宜过多箱，但要标保证观飘测质量白。有条浴件时，吓同一测前点可用饮不同的彩测试方掠法进行巾校对。次一般情科况下，密对主要袭测点的嫂布设应穗能控制纱结构的躁最大应轮(应变蔽)和最栽大挠度扑(或位淡移）。2、桥附加滋测点溪的布钞设根据猫桥梁血调查佣和检取算工什作的纵深度扭，综到合考欧虑结食构持庭点和斩桥梁叹目前懂状况优等可会适当盼加设择以下狡测点炭：（1便）挠度沿突桥长或心沿控制明裁面桥备宽方向摊分布。（2财）应变秘沿控浸制截抽面桥还宽方闻向分愤布。（3）应变蜻沿截势面高显度分吼布。（4吹）组合构缺件的结梅合面上私、下缘知应变。（5）谜墩台的歼沉降、直水平位畏移与转晕角，连棋拱桥多捡个墩台产的水平较位移（6欢）剪良切应偿变（7恐）其规他结吼构薄拆弱部供位的席应变（8）架裂缝的矩监测3.6电试验盐观测与产记录1、仪摆表的测障读与记上录主要楚包括抖应变押测试旦仪表枕和变寨形测罚试仪舅表的由测读模和记历录2、坚温度商稳定题观测3、裂蛙缝观测3.7捡加载笑的实施徐和控制1、加黎载程序重物艳加载蹲：按勒荷载蕉分级蹈逐级支加载神，每浮级荷赔载堆贸放位该置准贝确、斗整齐慈稳定浙。荷牙载施诞加完染毕后垃，逐不级卸半载。车辆渔加载粘：用荡车辆抵加载快时，愉先由友零载枕加至浸第一运级荷喜载、帮卸载泊至零最载；或再由期零载纱加至休第二防级何跃载，过卸至梢零载补……掘，直挤至所善有荷捞载施厚加完盲毕(谷有时摇为了税确保稿试验看结果辰准确袭无误肤，每含一级扬荷载权重复鼓施加感1～售2次程)。祸每一变级荷谋载施度加次摆序为弟纵向懒先施梳加重英车，稍后施页加前借后标筹淮车样；横晕向先虾施加兄桥中高心的桐车辆划，后旺施加贴外侧荡的车崖辆。2、革加载随稳定双时间肆控制重所有附测点读哀数时间螺必须基殖本相等厅，在加饲载前均探需进行站零读数果，以后准每次加撒卸载后震立即读厅数一次序，并在伍结构变晋位稳定脂后，进煌入下一乓级荷载州前再读振数一次抗。对于伸结构变睡位最大果的测点不，需每潮隔5m场in读墙数一次娘，以观长测结构夏变位相流对稳定纷与否。穷每次测捆读时，香应记录狼测试环傅境影响伤因素如招温度、撞湿度等模。3.待7驶加载户的实苗施和翅控制3、终普止加载书的控制丛条件（1）搬控制测炕点应力躺（应变穗）或挠机度（变净位）超就过计算拒控制值东和规范个允许值莲。（2）渗超过规颂范允许雹宽度的执裂缝大酒量增多命，对桥圆梁使用赤寿命造错成明显蚀影响。（3绘）墩弊台变尤位超随过允归许值永且不识能稳暴定。（4）虚发生其酒它损坏启，影响笨桥梁承烛载能力姜和正常那使用。（5）絮达到最桶大试验启荷载。4、伤重新辈进行矿试验驳的条晒件（1）加载杰步骤读错误。（2）量测寒系统创出现胞故障舍，对说采集共数据诸的质众量有榨怀疑蚀时。（3秃）试验受像外界环仇境干扰兰或其他免因素影侮响导致氧试验失震败。3.涛8络试验籍数据讽处理1、试世验资料训的修正（1奸）测刃值修槽正（2裹）温辉度影上响修赛正（3仪）支鉴点沉证降影咬响修炮正2、姥各测圣点变疼位与饱应变画计算（1滋）总坑变形（2）纳弹性变摘位（3）鸽残余变维位3、试依验数据茂处理的兄主要成壶果曲线（1确）荷议载-印变形纯曲线（2）村位置-易变形曲摆线（挠淡度沿桥盒梁纵轴君线及横搭向的分诱布曲线度）（3宣）应滤变沿突截面瘦高度斧的分百布曲肝线3.玩9积试验浸结果嘉评定1、减校验钟系数察（煮）试验荷悟载作用五下测点霸的实测冒弹性值视（Se）与相畜应的理允论计算脂值（Ssta未t）的冠比值陈应满稻足公虾式要禽求。深（实校测值曾可以鄙是挠作度、州应变墙等）麦。2、残洁余比（腿δ告）卸载后爪测点的敢实测残夏余值（Sp）与向该测违点的仰总实从测值会（Stot）的制比值徒应满琴足公美式要受求。结构类型βαα1η≤1.0η=1.1η=1.2η=1.3η≥1.4预应力混凝土与组合结构0.71.051.071.101.121.150.20钢筋混凝土与圬工结构0.61.101.121.151.171.200.25说明：当静力荷载试验效率η为中间数值时，值可直线内插。β、吃α、α1取值恒如下丛表所为示。3.9肺试验胆结果评茶定3、在试与验荷液载作玻用下酿，主工要挠故度测敲点的毙实测宋值不耽应超叼过下利表所俘列限棵值桥梁类型计算活载挠度限值圬工拱桥一个桥跨范围内正、负挠度的最大绝对值之和不大于L/1000钢筋混凝土与预应力混凝土桥梁桥主梁跨中L/600梁桥主梁悬臂端L1/300桁架、拱L/800斜拉桥预应力混凝土主梁L/500悬索桥预应力混凝土加劲梁L/500钢桥简支或连续桁架L/800简支或连续板梁L/600斜拉桥钢主梁L/400悬索桥钢加劲梁L/4003.9稍试验蚕结果评再定4、在试验够荷载作勉用下，剂裂缝宽仗度不应润超过下良表允许中值。第四章倚：动力恋荷载试层验脉动试验测试饥内容跑车试验跳车试验刹车试验测定结阀构的固持有频率赠、阻尼家比和振罗型等参晋数测定结轰构受迫英振动频产率、加月速度、很振幅和储冲击系耕数等参触数。4.寸1妻试验芝内容4.役2猪试验淹荷载1、可选覆择下怖列形匠式之源一的开激振纵荷载自测定插桥梁尊自振乳特性（1照）环忌境振雄动法婆激振（2谅）跳车激妖振2、可选搭择跑每车、弯刹车国试验现测定音桥梁梢受迫售振动处特性醋。（3粘）车临辆通县过桥辫梁后横的余趟振（4）验撞击或宰冲击荷槽载（5）台突然卸驻载（6）斑运转频乖率可调必节的起粉振机(管可测定位不同振绍型的频博率)（7）怪对于频炒率低、蹈柔性大华的桥梁流可用有片节奏行站进的人吴群荷载跑车斑试验圣时宜洒采用鼓接近意运营叹条件腐的车烘列或弯单辆同重车揪以不栏同的跨车速蚕通过煮桥梁怀，试坐验时候车辆休宜匀糖速通川过；启刹车遵试验泉时宜府采用艰单辆剖重车嫩在桥民梁动较力效锤应最惕大的佩检测倦位置研紧急尾刹车疮进行夏试验签。应根秋据试袭验的活目的歼选择畏合适资的试赴验荷豆载。4.绳3干试验由实施1、脉动试桃验应测帅试记录焦桥梁振君动加速寒度，并交根据现雾场情况光，在结版构的敏焰感点布骑置拾振水器。脉和动试验亦应符合饼下列要葛求：（1）针对不匹同的试盐验目的列和桥型桂，测定伙固有频呀率的阶箩数可以用不同，心通常悬轧索桥、额斜拉桥仗不宜少谷于10贡阶，连谨续梁桥云、刚构口桥、拱喊桥和简化支梁桥馒不宜少笔于3阶2、跑车和代刹车试走验应采漂用不同绪的车速伐试验，思车速宜意为5禾km/铜h、1臭0k市m/h守、20摘km帮/h、月30k央m/h跃……最装大试验镰速度。搏最大试荡验速度惕以接近狸最大允艺许车速怀为宜，奶现场条阳件有限未时，应逼适当降仪低车速块。试验拍时应全年面记录艘车桥联帽动和桥工梁自由与衰减振夕动的动星态响应相，记录留时间不洒宜少于约30m无in或宵以波形训衰减完渔为止。仆试验车异速未到专最大试饭验速度即前应对耍控制测躺点的响某应值进留行适时晋监控以泊确保试勇验安全达。（2）脉动肉试验蜘记录滴时间感不宜墓少于牛30异mi嗓n，高当大眨跨径翅桥梁猾测试犁断面战较多旋时，获可分构批次刊记录祥，但拜应保伸证有谷一个幕共同银的参至考点怕。3、跳车试骡验宜由旱载重车划后轮越煎过高5泛cm～种15c设m障碍怨物后立坝即停车档的方法劝激振桥较梁结构舞。跳车鄙试验应娇全面记慢录桥梁禾结构的氧动态响霉应，记渴录时间府以振动保波形衰袄减完为姨止。4.4饭试验信观测与府记录1、材记录理桥梁柜的竖露向、战水平化向和熟扭转开振动歪位移物、应处力(藏应变晒)