荷载试验方案

荷载实验方案

目录TOC\o"1-4"\h\z\u30371一、荷载实验概述 1317891.1桥梁概况 1310711.2重要技术指标 115461.3实验目的 126121.4实验根据 267511.5实验荷载 25961.6加载原则 3301501.7荷载实验成果分析的原则 4316021.8实验加载程序 5257551.9各工况实验车辆载位布置原则和办法 611270二、桥梁静载实验 7145272.1控制截面和实验工况 7262612.1.1控制截面 7108192.1.2实验工况 7235812.1.3载位布置 8252322.2桥梁外观检查与裂纹观察 108042.3挠度测量 10117302.4应变测量 10204722.5温度观察 1127817三、桥梁动载实验 1241213.1无障碍行车实验 12287833.2有障碍行车实验 1225453.3制动实验 12323973.4动载实验分析工具 1319264四、实验检测人员 1423490五、实验仪器 15一、荷载实验概述1.1桥梁概况本桥设计为上下分幅，主梁为（30+50+30）m变高度预应力混凝土持续箱梁，采用C50混凝土，单箱双室直腹板构造。中支点梁高3m，跨中梁高1.7m，梁高按圆曲线变化。1.2重要技术指标道路等级：一级公路（兼具都市主干道）；设计荷载：公路-I级；设计速度：60km/h；桥面宽度：双向八车道+双侧人行道+双侧非机动车道，总宽44.5m；设计洪水频率：1/100；地震动参数：地震动峰值加速度0.05g，反映谱特性周期0.35s；通航等级：Ⅶ级；最小纵坡：0.3%；竖曲线最小半径：5000m；1.3实验目的在工程交、竣工前应当进行桥梁的动静载实验，其重要目的是：1）检查桥跨构造的实际承载能力、构造变形及抗裂性原则与否满足有关技术规规定，并结合理论计算分析成果，科学评定桥梁构造现在的技术状态与否满足设计规定，能否交付正常使用；2）通过荷载实验，谋求桥梁整体构造的变形规律，理解构造的实际受力状况和工作状况，为此后桥梁运行、养护及管理提供科学根据；3）建立该类桥梁有关的技术档案，为此后兴建同类桥梁完善设计、优化构造、改善工艺积累实测资料。1.4实验根据本次荷载实验的根据重要有：《公路工程技术原则》 JTGB01-《公路桥涵设计通用规》 JTGD60-《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规》JTGD62-《公路工程质量检查评定原则》 JTGF80-1-《公路桥梁荷载实验规程》 JTG/TJ21-01-桥梁施工图纸和荷载实验合同1.5实验荷载本次实验采用450kN载重车，加载车辆技术指标见表1.1和图1.1。表1.1加载车辆技术指标轴距前轴距中轴1.80m轴重前轴60kN中轴130kN中轴距后轴4.20m后轴260kN图1.1450kN加载汽车轴载、尺寸示意图在荷载实验方案设计时按原则轴距和轴重进行布载，荷载实验完毕后，按实际加载车辆的轴距和轴重重新计算各工况下的控制截面的应变和挠度等参数的计算值，并将该值作为理论值。1.6加载原则各工况下实验所需加载车辆的数量，将根据设计原则活荷载产生的最不利效应值按下式所定原则等效换算而得（交竣工验收）：0.85≤≤1.05式中：—静力实验荷载效率系数；—实验荷载作用下，检测部位变位或力的计算值；S—设计原则活荷载作用下，检测部位变位或力的计算值（不计冲击作用时）；—设计取用的冲击系数。对于新建桥梁，检算荷载即为设计原则活荷载。设计原则活荷载产生的最不利效应值，以《公路桥涵设计通用规》JTJD60—规定的公路—I级计算、公路—Ⅱ级车道荷载的均布荷载原则值qk和集中荷载原则值Pk按公路—I级车道荷载的0.75倍采用。。图1.2车道荷载公路-I级车道荷载的均布荷载原则值为qk=10.5kN/m,集中荷载原则值按下列规定选用：桥梁计算跨径不大于或等于5m时，Pk=180kN；桥梁计算跨径等于或不不大于50m时，Pk=360kN；计算跨径在5m～50m之间，。当桥涵设计车道等于或不不大于2时，由汽车荷载产生的效应按规定的多车道横向折减系数(见表1.2)进行折减，但折减后的效应不得不大于两条设计车道的荷载效应。表1.2车道横向折减系数设计车道数目2345678折减系数1.000.780.670.600.550.520.50按照《公路桥涵设计通用规》JTGD60－的4.3.2条，汽车荷载冲击系数按下式计算：当<1.5Hz时，当1.5Hz14Hz时，当>14Hz时，式中：－构造基频(Hz)。1.7荷载实验成果分析的原则按照《公路桥梁荷载实验规程》（JTG/TJ21-01-）的规定，荷载实验的应变（或应力）、挠度实测值与理论值之比称为校验系数。当出现下列状况之一时，应鉴定桥梁承载能力不满足规定：1、重要测点静力荷载实验校验系数不不大于1。2、重要测点相对残存变位或相对残存应变超出20%。3、实验荷载作用下裂缝扩展宽度超出规定限制，且卸载后裂缝闭合宽度不大于扩展宽度的2/3。4、在实验荷载作用下，桥梁基础发生不稳定沉降变位。1.8实验加载程序1）实验应选择在气温变化不大和构造温度趋于稳定的时间进行。实验过程中在量测荷载作用下构造响应的同时对应地量测构造表面温度，尽量选择在气温差别不大的晚间进行。2）在实验开始前，用单辆实验车低速多次来回通过实验桥梁，以消除部分残存应力，起到使实验数据稳定的效果；3）为确保明验安全，避免过载引发桥梁损坏，其实验车辆将采用分批加载。事先计算出各工况下全部车辆引发控制截面的应变与挠度，在部分实验车辆到位后，测量有关的应变和挠度，与计算值进行比较，按弹性力学原理，确认全部车辆产生的应变在计算预计的围之后，再让全部实验车辆到位。4）加载过程中，发生下列状况之一时终止加载：①控制测点应变或者位移超出设计值，并且达成或者超出按规安全条件规定反算的控制应变或位移时；②控制测点应变或者位移，超出设计允许值时；③构造出现受力损伤或局部发生损坏，有可能会影响桥梁承载能力和正常使用时。1.9各工况实验车辆载位布置原则和办法加载车辆的载位布置是通过有限辆的实验用车，布置在适宜的位置，对测试截面产生的构造力，达成设计荷载产生的最不利力效应值。实验车辆载位布置的拟定，将由桥梁实验布载专用程序计算完毕。该软件不仅能够优化实验用车的数量，满足各工况达成规定的实验荷载效率系数，并且能够给出此载位布置时其它控制截面产生的力，避免引发该工况下其它截面力超载的危险状况。

二、桥梁静载实验2.1控制截面和实验工况2.1.1控制截面根据交通部颁布的《公路桥梁荷载实验规程》（JTG/TJ21-01-），对于大跨径持续梁桥承载能力实验的力或位移控制截面规定见表2.1。表2.1持续梁桥的控制截面桥型力或位移控制截面持续梁桥重要工况1.主跨支点位置最大负弯矩工况；2主跨跨中截面最大正弯矩工况；3.边跨主梁最大正弯矩工况附加工况主跨（中）支点附近主梁最大剪力工况本桥选择主桥30+50+30m预应力变截面持续箱梁中的2跨进行荷载实验。本次静载实验共布置3个测试截面，各测试截面布置见图2.1。图2.1桥梁静载实验截面布置图2.1.2实验工况本桥静载实验共安排3个实验工况，以检测实验控制截面的承载能力，实验目的等详见表2.2。表2.2桥梁静载实验工况工况控制截面控制项目效率系数加载车数1第一跨L/2截面A正弯矩7763.36/8111.4=0.9642第二跨支点截面B负弯矩-15371.34/-16229.8=0.9573第二跨跨中截面C正弯矩9897.3/10751.8=0.925注：弯矩单位：KN·m表2.2中列出了各实验工况的目的，如工况2为检查跨中B截面承受负弯矩的承载能力，由“控制截面”、“控制项目”与“加载车辆”3项来简要阐明。“效率系数”项表达静力实验荷载效率系数的计算公式，其分母是在公路—级设计荷载作用下，检测部位（对桥梁构造最不利的）最大正弯矩的计算值，而分子为实验车辆在该检测截面所产生的正弯矩值。为使效率系数（加上冲击系数影响）在0.85～1.05左右（对于交竣工验收），将根据实验车辆的轴载与轴距，通过专用的有限元软件，计算出实验车辆数和布载位置。2.1.3载位布置实验工况1—检查第一跨跨中截面A承受公路Ⅰ级正弯矩的承载能力。图2.2实验工况1车辆布置图实验工况2—检查第二跨支点截面B承受公路Ⅰ级负弯矩的承载能力。图2.3实验工况2车辆布置图实验工况3—检查第二跨跨中截面C承受公路Ⅰ级正弯矩的承载能力。图2.4实验工况3车辆布置图2.2桥梁外观检查与裂纹观察实验前，分别对桥梁各控制截面处进行外观检查，重要检查与否存在裂缝。实验中，观察桥梁在实验荷载作用下与否有裂缝产生或扩展。若有，则统计裂缝产生部位、长度、宽度、间距、方向和性状，以及卸载后的闭合状况。2.3挠度测量在各实验工况下，加载前、加载中和卸载后，对桥梁挠度进行测量。挠度测点分别位于实验第一跨至第二跨的墩顶、L/4处、L/2和3L/4的桥面两侧，采用精密水准仪观察。具体布置如图2.5。图2.5桥梁挠度测点布置图2.4应变测量在各实验工况下，加载前、加载中和卸载后，对桥梁应变进行测量，A、B、C测点如图2.6，应变测试点采用布置纵向电阻式应变片的方式。图2.6A、B、C截面应变测试点电阻应变测量办法，采用DH3815N-2静态应变测试系统、DH3815N-3静态应变数据采集箱进行采集。2.5温度观察实验过程中观察大气温度和桥梁混凝土的日晒、背阳表面温度。方便掌握温度对应变测试数据的影响，并进行数据的合理修正。

三、桥梁动载实验动载实验重要是通过对统计的振动信号进行分析得到桥梁构造的动态特性和响应，并与理论计算成果进行对比，从而为检查桥梁的承载力提供根据，分析和评价桥梁的整体动态性能。3.1无障碍行车实验(1)测试办法用1辆450kN的汽车分别以20km/h、40km/h和60km/h的速度匀速通过桥跨构造，以测定桥梁构造在动荷载作用下的强迫振动响应。(2)测点布置在桥梁跨中附近，设1个动应变测点和1个竖向加速度测点，测量跑车时的动应变时程曲线和加速度时程曲线。3.2有障碍行车实验(1)测试办法在跨中桥面设立高度12cm的弓形木板，然后用一辆450kN的汽车以5-20km/h速度越过木板后停车，以测定桥梁构造在冲击荷载作用下的强迫振动响应。(2)测点布置在桥梁跨中附近，设1个竖向加速度测点。3.3制动实验(1)测试办法以一辆450kN的汽车分别以20km/h、40km/h和60km/h速度行驶在桥梁跨中位置时刹车，以测定桥梁构造在车辆制动作用下的强迫振动响应。(2)测点布置在桥梁跨中附近，沿纵向、竖向各设1个加速度测点。3.4动载实验分析工具运用CRAS随机信号与振动分析系统或DH5290动态信号测试分析系统，进行桥梁动力特性分析。

四、实验检测人员项目构组员均为本单位常年从事桥梁工程和构造工程教学、科研、施工和监理、检测的专业技术人员，对于大跨径桥梁荷载实验都有十分丰富的实际经验，完全含有了完毕荷载实验任务的能力和条件。拟参加的技术人员及分工见表4.1。表4.1实验检测项目组重要组员序号年纪拟任职务技术职称类似工