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、主要仪器设备

桥梁静载试验时需测结构的反力、应变、位移、倾角、裂缝等物理量。常用的仪器有百分表、位移计、应变计（应变片）、精密水准仪、经纬仪、刻度放大镜等。这些测试仪器按其工作原理可分为机械测试仪器、电测仪器、光测仪器等。二、主要仪器设备

机械式仪器具有安装与便用方便、迅速、读数可靠的优点，但需要搭设观脚手架，而且使用试验人员较多，观测读数费时，不便于自动记录；电测仪表安装调试比较麻烦，影响测试的精度的因素也较多，但测试记录仪，较方便，便于数据自动采集记录，操作安全。二、主要仪器设备

手持式应变仪此仪器的主要部分是千分表，它固定在一根金属杆上，其测杆则自由地顶在另一金属杆的突出部分上、两金属杆之间用两片富有弹性的薄钢片相连，因而能平行地相对移动，每根金属杆的一端带有一个尖形插轴，两插轴间的距离L即仪器的标距。二次读数差即为结构在区段L内的变形ΔL，除以标距L即得杆件的应变值。仪器不是固定在测点上，而是读数时才安上去。二、主要仪器设备

连通管利用物理学上“连通器中处于水平平面上的静止液体的压强相同”的原理。使用前先沿桥跨方向布置直径为10-15mm的白塑料软管，然后在每个测点位置剪断管子，接上三通，把三通开口的一端管子竖起来绑在支架上，最后灌水（或其它有色液体）至标尺位置，桥梁试验时加、卸荷载会引起桥梁结构下挠，此时水管中的水平液面仍需持平，但每个测点的相对水位会发生变化，读取这个变化值，经简单计算即可得到桥梁的挠度。二、主要仪器设备

电阻应变仪用电阻式应变仪测试桥梁结构应变时需用应变仪和电阻应变片（应变计）配合使用。金属应变片的工作原理金属应变片的工作原理在于导体的“电阻应变效应”。所谓电阻应变效应是指导体或半导体在机械变形（伸长或缩短）时，其电阻随其变形而发生变化的物理现象金属导体产生电阻应变效应，主要是因为电阻丝的几何尺寸改变引起阻值的变化.三、荷载试验主要内容

第一阶段考察和准备阶段第二阶段加载试验和观测阶段第三阶段分析及总结阶段

三、荷载试验主要内容

第一阶段考察和准备阶段1、试验孔（墩）的选择对于多孔桥梁，一般同一跨径选择一孔（或墩）进行加载试验。选择时应综合考虑以下因素：（1）该孔（或墩）计算受力最不利；（2）该孔（或墩）施工质量较差、缺陷较多或病害较为严重；（3）该孔（或墩）便于搭设脚手架，便于设置测点或便于实施加载。选择试验孔的工作与制定计划前的调查工作结合进行。三、荷载试验主要内容

第一阶段考察和准备阶段2、加载方案的制定在选择了加载孔（或墩）后，需进行具体加载方案的分析和计算，这是荷载试验前期准备中最重要，也是最核心的部分。方案的制定主要包含如下的几个方面：

三、荷载试验主要内容

第一阶段考察和准备阶段荷载试验工况的确定

a）简支梁桥

跨中正弯矩工况

1/4L最大正弯矩工况

支点最大剪力工况

桥墩最大竖向反力工况

三、三荷载三试验三主要三内容第一三阶段三考察三和准三备阶三段b）连三续梁三桥主跨三跨中三最大三正弯三矩工三况主跨三支点三负弯三矩工三况主跨三桥墩三最大三竖向三反力三工况主跨三支点三最大三剪力三工况边跨三最大三正弯三矩工三况三、三荷载三试验三主要三内容第一三阶段三考察三和准三备阶三段c）悬三臂梁三桥（T型刚三构桥三）支点三（墩三顶）三最大三负弯三矩工三况锚固三孔跨三中最三大正三弯矩三工况支点三（墩三顶）三最大三剪力三工况挂孔三跨中三正弯三矩工三况三、三荷载三试验三主要三内容第一三阶段三考察三和准三备阶三段d）无三铰拱三桥跨中三最大三正弯三矩工三况拱脚三最大三负弯三矩工三况拱脚三最大三推力三工况正负三挠度三绝对三值之三和最三大工三况三、三荷载三试验三主要三内容第一三阶段三考察三和准三备阶三段（2）试三验荷三载等三级的三确定①三控三制荷三载的三确定为了三保证三试验三的效三果，三必须三先确三定试三验的三控制三荷载三，控制三桥梁三设计三的荷三载有三下列三几种三：a.汽车三和人三群（三标准三设计三荷载三）b.挂车三或履三带车三（标三准设三计荷三载）c.需通三行的三特殊三重型三车辆分别三计算三以上三几种三荷载三对结三构控三制截三面产三生的三内力三（或变形三）的三最不三利值三，进三行比三较，三取其三最不三利者三对应三的荷三载为控三制荷三载。三、三荷载三试验三主要三内容第一三阶段三考察三和准三备阶三段②静载三试验三效率三的确三定为了三达到三理想三的试三验效三果，三一般三要求三加载三试验三所用荷三载根三据设三计标三准荷三载的三最不三利效三应值三进行三等效三换算三，使试三验荷三载在三主要三控制三截面三产生三的计三算效三应与三其相三近。三、三荷载三试验三主要三内容第一三阶段三考察三和准三备阶三段③静载三加载三分级三与控三制为了三加载三的安三全和三了解三结构三应变三和变三位随三荷载三增加三的变三化关三系，三对桥三梁荷三载试三验的三各试三验工三况的三加载三应分三级进三行。三一般三可按三最大三控制三截面三内力三荷载三工况三均分三为4～5级，三对桥三梁的三调查三和验三算工三作不三充分三或桥三况较三差，三应尽三量增三多加三载分三级，三必要三可在三加载三车辆三未到三达预三定加三载位三置前三分次三对控三制测三点进三行读三数监三控，三以确三保试三验的三安全三。三、三荷载三试验三主要三内容第一三阶段三考察三和准三备阶三段3、搭三设脚三手架三和测三试支三架脚手三架和三测试三支架三应该三分开三搭设三互不三影响三，脚三手架三和测三试支三架应三有足三够的三强度三、刚三度和三稳定三性。三脚手三架应三保证三工作三人员三的安三全、三方便三操作三。测三试支三架要三满足三仪表三安装三的需三要，三且保三证在三试验三时不三受干三扰。三桥下三净空三较高三，不三易搭三设脚三手架三时可三采用三轻便三活动三吊架三。三、三荷载三试验三主要三内容第一三阶段三考察三和准三备阶三段4、静三载试三验加三载位三置的三放样三和卸三载位三置的三安排静载三试验三前应三在桥三面上三对加三载位三置进三行放三样，三以便三于加三载试三验的三顺利三进行三。如三加载三工况三较多三，可三预先三放样三，且三标识三工况三名称三以区三分不三同加三载工三况时三的荷三载位三置。三、三荷载三试验三主要三内容第一三阶段三考察三和准三备阶三段5、试三验人三员组三织和三分工桥梁三的荷三载试三验是三一项三技术三性较三强的三工作三，应三组织三专门三的桥三梁试三验队三伍来三承担三，根三据各三试验三人员三的特三长进三行分三工，三每人三分管三的仪三表数三目除三考虑三便于三进行三观测三外，三应尽三量使三每人三对分三管仪三表进三行一三次观三测所三需时三间大三致相三同。三在试三验前三，应三对各三仪器三进行三演练三和调三试，三试验三中，三设试三验总三指挥1人，三其它三人员三的配三备可三根据三具体三情况三而定三。三、三荷载三试验三主要三内容第一三阶段三考察三和准三备阶三段6、其三它准三备工三作加载三试验三的安三全设三施、三供电三照明三设施三、通三讯联三络设三施、三桥面三交通三管制三等工三作应三根据三荷载三试验三的需三要进三行准三备。三、三荷载三试验三主要三内容第二三阶段三加载三试验三和观三测阶三段在完三成准三备工三作后三，即三可进三行试三验加三载和三观测三。加三载试三验应三在现三场指三挥的三统一三指挥三下有三秩序三进行三，现三场总三指挥三应检三查不三同分三工的三测试三人员三是否三各司三其职三，交三通管三理、三加载三（或三司机三）和三联络三人员三是否三到位三，加三载设三备、三通讯三设备三和电三源（三包括三备用三电源三）是三否准三备妥三当，三加载三位置三测点三放样三和测三试仪三器安三装是三否正三确。三然后三利用三过往三车辆三对各三测点三进行三预先三演练三，观三察其三规律三性，三使整三个测三试系三进入三正常三工作三状态三。然三后记三录气三候天三气情三况和三试验三开始三时间三，进三行正三式试三验。三、三荷载三试验三主要三内容第三三阶段三分析三及总三结阶三段通过三静载三试验三得到三的原三始数三据、三文字三和图三像描三述材三料是三荷载三试验三最重三要的三资料三。虽三然它三们是三可靠三的，三但这三些原三始资三料数三量庞三大，三不直三观，三不能三直接三用于三评定三承载三能力三，故三进行三承载三能力三评定三前必三须对三它们三进行三分析三处理三，得三出直三接进三行承三载能三力评三定的三指标三，以三满足三承载三力评三定的三需要三。三、三荷载三试验三主要三内容动载三试验桥梁三结构三的动三力荷三载试三验是三研究三桥梁三结构三的自三振特三性和三车辆三动力三荷载三与桥三梁结三构的三联合三振动三特性三。这三些测三试结三果是三判断三桥梁三结构三运营三状况三和承三载特三性的三重要三指标三。主三要试三验项三目包三括：（1）桥三梁结三构动三力反三应的三测定三，包三括动三位移三、动三应力三和冲三击系三数等三；（2）测三定桥三跨结三构的三自振三特性三，包三括自三振频三率、三振型三和阻三尼特三性等三；（3）测三定动三荷载三本身三的动三力特三性，三包括三动力三荷载三的大三小、三频率三及作三用规三律等三；三、三荷载三试验三主要三内容动载三试验（4）疲三劳性三能试三验：三主要三测试三结构三和构三件的三疲劳三性能三。动力三荷载三试验三一般三偏重三于1、2两项三，对三于铁三路桥三梁，三第3项要三实测三机车三在桥三上的三制动三力和三与旅三客舒三