5-桥梁结构荷载试验

第五章桥梁结构荷载试验桥梁荷载试验分静载试验和动载试验，进行桥梁荷载试验的目的是检验桥梁整体受力性能和承载力是否符合设计要求；对于新桥型及桥梁中运用新材料、新工艺的应验证计算图式，为完善结构分析理论积累资料；对于旧桥通过荷载试验可以评定其运营荷载等级。桥梁结构在荷载作用下所产生的变形可以分为两类：①变形能反映结构的整体工作状态;②变形反映结构的局部工作状态。

编辑课件桥梁结构静载试验的基本任务是：①测定挠度，可以了解结构的刚度并分析结构的弹性和非弹性性质。挠度的不正常发展还能说明结构中的局部现象；②测定转角可以用来分析超静定结构；③控制断面的最大应变和应变沿断面的分布规律是我们推断结构极限强度的重要指标。桥梁结构动载试验的基本任务是：①测定动荷载的动力特性，即引起结构产生振动的作用力的数值、方向、频率和作用规律；②测定结构的动力特性，即结构或构件的自振频率、阻尼特性及固有振型；③测定结构在动荷载作用下的强迫振动响应，如振幅、动应变、冲击系数及疲劳性能等。编辑课件桥梁荷载试验可大致分为三个阶段：桥梁结构的考察、试验方案设计及试验准备阶段；加载试验与观测阶段；实验结果的分析与总结阶段。编辑课件5-1桥梁结构的考察、试验设计与准备一、荷载试验的准备工作荷载试验正式进行之前应做好一下准备工作：1、试验孔（或墩）的选择对于多孔桥梁中跨径相同的桥孔（或墩）可选1-3孔具有代表性的桥孔（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，缺陷较多或病害较严重；（3）该孔（或墩）便于搭设脚手架，便于实测。编辑课件2、搭设脚手架和测试支架脚手架和测试支架应分开搭设互不影响，并应具有足够的强度、刚度和稳定性。3、静载试验加载位置的放样和卸载位置的安排4、试验人员组织及分工5、其他准备工作安全设施、供电照明设施、通信联络设施、桥面交通管制等工作。编辑课件二、试验对象的考察1、技术文件和资料的收集2、桥梁结构现状调查（1）用直观或量测的方法确定结构各部分的几何形状及相互位置偏差；（2）确定墩台的空间位置和距离、记录有无沉降、隆起、倾斜和转动等；（3）观察圬工体的外表质量；（4）考察现有的损伤、裂缝、蜂窝、麻面、钢筋外露、混凝土保护层不够的地方、漏水的地方等；（5）用非破损检验的方法确定结构或构件混凝土实际强度是否与设计文件相符。（6）考察支座的位置、尺寸、有无损伤、活动支座是否灵活、排水是否符合要求、伸缩缝工作情况是否良好；（7）实测结构材料的实际强度及弹性模量等重要的物理力学性能指标。编辑课件三、加载方案设计1、确定试验荷载为保证荷载试验的效果，必须首先确定试验荷载。试验荷载可以取控制荷载。依据汽车和人群（标准设计荷载）、挂车或履带车（标准设计荷载）及需通行的特殊重型车辆分别多结构截面产生的内力（或变形）的最不利值对应的荷载作为控制荷载。而动载试验以汽车荷载作为控制荷载。当客观条件所限，采用的试验荷载与控制荷载有差别时，为保证是呀效果，在选择试验荷载的大小和加载的位置时采用静载试验效率，动载试验荷载效率进行控制。编辑课件编辑课件2、加载形式与控制⑴试验荷载载位有两种形式：①沿桥轴方向加载，②垂直于桥轴方向加载。设计加载时除注意试验荷载纵向加载位置外，同时还要注意荷载横向加载图式，横向加载图示有对称和偏心加载。⑵分级控制的原则如下：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分为4～5级；②使用载重车加载，车辆承重有困难时也可分为3级加载；③如果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，且最大内力不应超过控制荷载作用下的最不利内力。编辑课件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。每级加载应具有一定的时间间隔，一保证加载后桥梁结构能充分变形并达到稳定。（一般10min—15min）。动载试验一般安排汽车车列（对小跨径桥也可用单车）在不同车速时的跑车试验，跑车时速一般为5km、10km、20km、30km、40km、50km。（一般最大为0.6倍设计车速）编辑课件四、测点设置主要测点的布设应能控制结构的最大应力（应变）和最大挠度（或位移），测点的布设不宜过多，但要保证观测质量，集中常用桥梁体系的主要测点布设如下：静载测点：1、简支梁桥—跨中挠度、支点沉降、跨中截面应变；附加测点：1/4截面挠度和应变2、连续梁桥—跨中挠度、支点沉降、跨中和支点截面应变；附加测点：边跨最大变形和最大内力截面的挠度和应力3、悬臂梁桥—悬臂端部挠度、支点沉降、支点截面应变；附加测点：1/4截面挠度和应变4、拱桥—跨中与1/4截面处挠度、拱顶、1/4截面和拱脚截面应变。附加测点：1/8截面挠度和应变编辑课件动载测点：1、简支梁桥—跨中挠度、支点沉降、跨中截面应变；附加测点：1/4截面挠度和应变2、连续梁桥—跨中挠度、支点沉降、跨中和支点截面应变；附加测点：边跨最大变形和最大内力截面的挠度和应力3、悬臂梁桥—悬臂端部挠度、支点沉降、支点截面应变；附加测点：1/4截面挠度和应变4、拱桥—跨中与1/4截面处挠度、拱顶、1/4截面和拱脚截面应变。附加测点：1/8截面挠度和应变编辑课件5-2加载试验与观测桥梁静动载试验在前期的准备工作以及试验方案完成后，就可以依照试验方案进行现场加载试验。加载试验通常先做静载，再做动载。1、静载试验程序①预压试验—消除非弹性变形影响，设备现场校验，检测仪器、设备的灵敏度和可靠性；②正式加载试验—按照第一个至最后一个工况次序逐一完成结构的静载试验，试验遵循如下规定：编辑课件试验荷载分级试验实施过程中应按照试验方案指定的分级加载方式进行加载试验。试验控制第一级荷载施加后，观察结构的反应（应变、挠度、裂纹），确定第二、三级荷载的施加方式（是否施加及施加位置），确保结构安全。应变采集待反应稳定后，每级荷载下采用静态应变测试系统记录结构应变3次，两次时间间隔为5分钟。位移采集每级荷载下记录各位移传感器的变化值。裂纹观察记录试验跨梁体在无试验荷载作用时的初始裂纹状态，观测试验荷载加载阶段和卸载后的各箱裂纹的出现情况和变化。车位记录各级荷载施加完成后，量测车辆实际加载位置，并详细记录。编辑课件静载试验注意事项：

试验车辆行进至规定位置后，必须立即关闭发动机；数据记录人员对所记录结果进行实时分析对比，出现异常数据时及时报告试验总指挥；记录数据的编号应与测点图所列编号一致。每级试验时间间隔必须大于10分钟。编辑课件2、动载试验程序①预跑车—设备现场校验，检测仪器、设备的灵敏度和可靠性，参数设置的适宜性；②跑车试验—车辆从以20kM/h、30kM/h、40kM/h速度通行，记录结构动应变和动挠度值；③跳车试验—车辆以20kM/h速度通行，跳过10cm高三角垫木后记录结构动应变和动挠度反应；④制动试验—车辆以30kM/h速度通行，在指定位置紧急制动后记录结构动应变和动挠度反应⑤脉动测试动载试验注意事项：每次试验行进车辆必须出桥，才能减速制动；每次试验时间间隔必须大于10分钟。编辑课件5-3实验结果的分析与总结1、根据桥梁结构的构造形式，对桥跨结构进行了四方面的检测工作：①结构外观与外形尺寸检测；②结构线形及强度的检测；③桥跨结构静力性能检测分析；④桥跨结构动力性能检测分析。2、试验测试分析结果综述如下：（1）桥梁结构检查在进行现场荷载试验前，对桥跨结构进行了以下几个方面的检查/检测工作：①量测了桥跨的主要轮廓尺寸；②测定了主要构件混凝土的强度；③检查了混凝土的表面质量及裂纹状况；④测定了全桥的线形变化情况。编辑课件2、静载试验成果及分析静载试验检测了桥跨结构在试验荷载作用下的如下反应：①桥跨结构的荷载变形反应；②桥跨结构的荷载应力反应；③桥跨结构的荷载裂纹特性。3、动载试验