《公路桥梁荷载试验规程》解析

《公路桥梁荷载试验规程》解析JTG/T

J21-01-2015交通运输部公路科学研究院目录编制过程《公路桥梁荷载试验规程》主要内容一、编制过程12345编制工作依据《关于下达2011年度公路工程标准规范制修订项目计划的通知》（厅公路字[2011]115号）目的和意义公路交通基础建设高速发展目的和意义以往公路桥梁荷载试验项目遵循的依据：《大跨径混凝土桥梁荷载试验方法》《公路旧桥承载能力鉴定方法（1988年）》作业指导书目的和意义国内桥梁荷载试验存在的主要问题：缺少详细的操作规程；对部分关键技术问题的认识存在歧义；（1）试验对象的确定模糊不清桥梁荷载试验是在用桥梁承载能力评定的最有效手段，也是新建桥梁交（竣）工验收的重要组成部分。但是对于多座、多孔、多幅桥梁，特别是怀疑其技术状况存在差异的桥梁，怎样进行抽检，按什么比例抽检，均无明确规定，实际操作时随意性较大。目的和意义国内桥梁荷载试验存在的主要问题：（2）加载效率的使用不规范对于新建桥、旧桥、待鉴定的危桥以及加固后的桥梁，没有给出加载效率具体适用范围；加载效率的计算未按照结构的强度、变形及稳定性划分，计算中以哪个指标为准不明确；对于像拱桥[压（拉）弯构件]等结构加载效率的控制存在歧义。目的和意义国内桥梁荷载试验存在的主要问题：（3）荷载替换原则不明确未对车型和轴重上未进行有效限制，无法杜绝部分试验项目为达到预定加载效率而采用超重车，危害桥梁安全的现象。此外，仅强调内力加载效率控制会造成部分关键参数超标。图1为一简支梁桥在跨中弯矩加载效率为1.0时，跨中挠度加载效率随桥梁跨径的变化情况。可以看出，如按弯矩效应控制，试验期间桥梁变形有可能超标，此问题对于大跨径桥梁尤为关键。目的和意义国内桥梁荷载试验存在的主要问题：校验系数不协调桥梁荷载试验最终的评价指标是校验系数，但从众多试验成果来看，均存在挠度校验系数与应变校验系数不协调问题（两校验系数评价结果相左），对于在用桥梁结构，此问题尤为突出，给桥梁状况的评价带来较多不定性。测试手段不完善对于较为复杂的试验测试项目，实际操作中，检测人员根据自己的技术水平进行处理，使得差异较大，有些甚至会带来错误的结果。如开裂截面应变应力的测试；拉（压、弯、扭、剪）的任意组合截面（拱脚、刚构0#块等）的测试；有障碍跑车的障碍物形状、大小的选取；较大刚度桥梁（如圬工拱桥）结构的激振方式等。目的和意义国内桥梁荷载试验存在的主要问题：仪器设备的选择无规定试验仪器是整个荷载试验中另一个重要方面，实际就是按照已经拟定的试验方案、确定的测试参数、方法和现场的可实施性选配仪器，目前对于仪器要求方面的规定非常少。结构及数据分析欠严谨荷载试验中的结构及试验数据分析有其严格的要求，实际工作中并非如此。表现在加载效率和校验系数计算中的结构分析模型的建立及其参数的取值不一，试验数据的取舍、换算参数取值不一等等。编制原则《公路桥梁荷载试验规程》是公路桥梁荷载试验评定所应遵循的技术文件，是公路桥梁评定系列规范及标准的重要组成部分。它是以新建和在役公路桥梁为对象，对公路桥梁荷载试验进行约定的方法及规程。适用于公路工程施工单位、工程监理单位、建设单位、质量检测机构和质量监督部门对公路桥梁荷载试验荷载试验项目的管理、监督和检验评定。该标准按照部颁《公路工程质量检验评定标准》及《公路桥涵养护规范》的编制原则和方法进行编制。编制原则规程编制的原则为：1、

结合国内已有相关荷载试验方面成熟的经验，同时借鉴吸收国外的经验，同时，充分考虑公路桥梁荷载试验的特点，保证该规程具有先进性与可操作性。、保持与现行公路行业技术规范、标准的协调性。、在规范编制中，应总结与归纳国内已有桥梁荷载试验主要问题，使规程条文具有针对性。、在《公路桥梁荷载试验规程》的编制中，应适当考虑国内公路桥梁荷载试验中近期采用及将来可能采用的新方法、新技术，以满足工程技术发展的需要。编制原则本规程用词用语说明：表示很严格，非这样做不可的用词，正面词采用“必须”，反面词采用“严禁”；表示严格，在正常情况下均应这样作的用词，正面词采用“应”，反面词采用“不应”或“不得”。表示允许稍有选择，在条件许可时首先应这样做的用词，正面词采用“宜”；反面词采用“不宜”。表示有选择，在一定条件下可以这样做的用词，采用“可”。现有基础：调研分析基础工作项目桥梁名称结构类型主梁（拱）形式主跨径(m)桥跨组成(m）1浙江杭州湾跨海大桥南（北）航道桥斜拉桥钢箱梁318（448

）100+160+318（70+160+448+160+70

）2浙江舟山连岛工程东通航孔桥等连续刚构预应力混凝土梁216122+216+1223湖北宜昌长江公路大桥双塔悬索桥钢箱梁960246.255+960+246.2554湖北省泗渡河大桥悬索桥桁架加劲梁900900+5x405江苏淮安五河口特大桥双塔双索面斜拉桥预应力混凝土370152+370+1526陕西西安灞河大桥系杆拱桥钢管混凝土8050+50+80+50+507山东德州市新河大桥斜拉桥预应力连续箱梁11082.75+110+82.758宁夏石嘴山黄河公路大桥简支梁、T型刚构预应力混凝土梁905x30+60+90+90+60+3x309广东广州海珠大桥简支桁架、连续索桁组合桥、钢桁架5656+48+5610陕西洛川洛河大桥连续刚构预应力混凝土梁16090+3x160+9011河南三门峡黄河公路大桥连续钢构预应力混凝土梁160105+4×160+10512安徽安庆长江公路大桥斜拉桥连续钢箱梁51050+215+510+210+5013江苏常州龙城大桥自锚式悬索斜拉桥钢－混凝土结合梁11472+114+3014广东广州鹤洞大桥斜拉桥钢—混凝土叠合梁360360+28.2+2×36+43.

815广东广州解放大桥系杆拱桥钢管混凝土拱83.655+83.6+55调研分析基础工作调研的内容：了解国内外公路（交通）系统各主要职能部门在桥梁荷载试验方面的现有做法与经验、所存在的问题及建议；搜集各科研及质检部门在桥梁荷载试验中已有的成果及所借鉴的规范、标准。了解搜集国内外相关行业桥梁荷载试验的发展水平及可借鉴的经验。重点调研行业以线状工程为特点的铁路、水利、水运部门为主，次为市政与建筑部门。调研分析基础工作深入调查有关质量管理法规，研究国内相关专业部门与该项工作有关的标准现状与可借鉴的经验。如中华人民共和国行业标准《公路工程质量检验评定标准》、中华人民共和国铁道行业标准《预应力混凝土铁路桥简支梁静载弯曲试验方法及评定标准》等。了解并收集国外发达国家桥梁工程质量检验评定的主导思想、所遵循的相应规范及标准，从中吸收符合国内实际情况的荷载试验评定理念，力求使本规程达到国际先进水平。进一步了解征询非参编单位对该项“规程”编写大纲内容的建议与补充、修正意见；对有必要深入研究的复杂问题、有分歧的问题，广泛征询意见，以作为标准编制的决策依据之一。调研分析基础工作调研的范围：分为五个片区:西北、华北、华东、西南、华南调研方式：通过计算机检索查询国内外有关同类规程、标准的情况，了解国内外桥梁荷载试验的现有水平，确定国内外调研对象和搜集资料范围目标。通过科技情报信息中心（国家标管局或质监局科技情报信息检索系统）进行此项工作。逐调：对象为国内交通系统及桥梁大国的部分路桥施工及养管公司，各级公路桥梁检测试验单位（重点调研单位），及部分公路管理局、高管局、质量监督站等。座谈：兼顾大区分布选取3～4个质量监督站、质监局、施工单位及管理部门，召开有管理及技术人员参加的座谈会了解情况。走访：以铁路、水电、水运、市政、建筑5个行业为主各选1～2个对桥梁荷载试验项目有经验的单位，上门了解在桥梁荷载试验的经验及所遵循的有关法规、标准，进一步掌握国内土木工程界现有的荷载试验方法及值得借鉴的经验。索购：借阅国家相关规范及标准出版物进行学习、取经，了解国内外规范编制现状，汲取值得学习、借鉴的内容。具体做法为去标准管理部门、图书馆与新华书店求购或借阅。调研分析基础工作编制过程：在2011年12月底完成了调研工作；2012年3月形成标准初稿；2012年7月-9月对全国22省市对60位专家函评，收到1000条意见，进行修改。2014年9月完成总校稿进行报批。调研分析基础工作与其他标准关系：本规程将与中华人民共和国行业标准《公路工程技术标准》（JTG

B01-2003；《公路桥涵设计通用规范》（JTG

D60-2004）；《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG

D62—2004）；公路桥梁加固设计规范（JTG/T

J22-2008）等国内现行行业规范联合使用。标准编制单位与分工章节号编制内容承担单位1总则长安大学2术语和符号3基本规定4测试仪器选型交通运输部公路科学研究院5桥梁静载试验长安大学

、东南大学、中交第一公路勘察设计研究院有限公司6桥梁动载试验招商局重庆交通科研设计院有限公司、重庆交通大学、长安大学7现场实施长沙理工大学、同济大学8试验报告编制陕西省交通基本建设工程质量监督站长安大学注：各附录及条文说明由相关章节的完成单位负责编制二、主要内容1总则2术语和符号3基本规定6桥梁动载试验

测试设备与技术要求

桥梁静载试验

8试验报告编制7

现场实施

9附录1

总则为规范和指导公路桥梁荷载试验工作，为桥梁结构技术状态及承载能力评定提供依据，制定本规程。本规程适用于新建、加固或改建公路桥梁的荷载试验。桥梁荷载试验应遵循科学、客观、安全、严谨的原则。公路桥梁荷载试验除应符合本规程规定外，尚应符合国家和行业现行有关标准的规定。2

术语和符号桥梁荷载试验

loadtesting

of

bridge静载试验

staticloadtesting动载试验

dynamic

load

testing控制荷载

controlload为进行荷载试验所确定的荷载，可用来确定荷载试验效率和初步分级加载等级所采用的荷载，可以是设计荷载或目标荷载。目标荷载

goalload支点沉降

supportsettlement试验荷载效率

load

efficiencyratio结构校验系数

structural

verificationcoefficient3

基本规定一般规定新建桥梁和进行了加宽或改建后的桥梁，可通过荷载试验来检验桥梁结构的正常使用和承载能力是否符合设计要求。对在用桥梁，除按《公路桥梁承载能力检测评定规程》（JTG/T

J21-2011）第3.2.4

条规定进行荷载试验外，存在下列情况之一时，可及时进行荷载试验：技术状况等级为四、五类；拟提高荷载等级；需要通过特殊重型车辆荷载；遭受过重大自然灾害或意外事件；采用其他方法难以准确判读其能否承受预定荷载3.2试验程序3.1.1

荷载试验应按照试验准备、现场实施和试验结果分析评定三个阶段进行。试验准备阶段工作内容：现场实施阶段工作应包括：试验结果分析评定阶段工作应包括：3

基本规定3.

3试验环境：3.3.3

荷载试验应在气温平稳的时段进行。气温低于

5℃或高于

35℃时不宜进行荷载试验。当气温较低或较高时，宜根据仪器设备正常工作的温度范围，确定是否进行。3.4

计算原则3.4.5

按照等效原则拟定等效试验荷载时，可按最不利截面在目标荷载作用下的内力、应力（应变）、位移、裂缝等与拟试验荷载相应值的比较，按本规程第5.4.2条的规定确定，但不应使其他截面的相关结构反应超出规定。4

测试设备与技术要求一般规定试验测试设备的技术性能应符合相关标准的规定。试验用测试设备应按规定定期进行检定、校准。宜使用先进的测试设备。荷载试验前应对测试设备进行核查。测试设备应不大于预计测量值的

5%。测试设备应具备满足试验需要的量程和动态范围。同一次试验宜选用同种类型或规格的测试设备。静力参数测试动力参数测试5

桥梁静载试验一般规定桥梁静载试验方案应在桥梁调查、检算的基础上制定。静载试验方案包括测试截面、试验工况、测试内容、试验荷载、测点布置、试验过程控制和试验数据分析等内容。静载试验测试宜针对结构的内力、应力、位移和裂缝的控制截面进行。静载试验工况应包括中载试验工况和偏载试验工况。对横向支撑不对称的直桥、斜弯桥、异型桥等，应通过计算确定试验工况的加载位置及偏载的方向。5

桥梁静载试验5.2

测试截面及试验工况5

桥梁静载试验5

桥梁静载试验5

桥梁静载试验5

桥梁静载试验5

桥梁静载试验在确定异型桥梁和其他组合体系桥梁试验工况时，应根据荷载情况和结构主要力学特征，结合本规程第

5.2.2

条的规定，经计算确定试验工况及相应的测试截面。加固或改建后的桥梁应根据其最终结构体系受力特点，按最不利受力的原则，结合加固或改建的具体内容、范围及改造前病害严重程度选择测试截面，确定相应的试验工况。5

桥梁静载试验测试内容静载试验的测试内容应反映桥梁结构内力、应力及变位最不利控制截面的力学特征，试验过程应关注可能出现的异常现象。5

桥梁静载试验5.3.2

规则桥梁试验测试内容可按表

5.3.2

确定。5

桥梁静载试验5

桥梁静载试验5

桥梁静载试验5

桥梁静载试验对悬索桥、斜拉桥及高墩桥梁，应进行桥塔、墩的纵桥向位移测试。必要时，尚应进行主塔塔顶三维坐标测试。悬索桥、斜拉桥应进行加劲梁的竖向挠度及水平位移测试，加劲梁水平位移测点宜布置在梁端。悬索桥尚应进行主缆控制截面的三维坐标测试。异型桥梁及组合体系桥梁试验测试内容，应根据结构的力学特征及计算成果，结合本规程

5.2.2

条及

5.3.2

条的规定确定。5.3.4

加固或改建后的桥梁除本规程

5.3.2

条规定的测试内容外，宜增加下列测试内容：5

桥梁静载试验试验荷载静力试验荷载效率，对交（竣）工验收荷载试验，宜介于0.85-1.05之间；否则，宜介于0.95-1.05之间。静载试验可采用车辆加载或重物直接加载。采用车辆加载时，宜采用三轴载重车辆，装置的重物应稳妥放置。测点布置应变测点的布置应遵循下列原则：应变测点应根据测试截面及测试内容合理布置，并应能反映桥梁结构的受力特征。单向应变测点布置应体现左右对称、上下兼顾、重点突出的原则，并应能充分反映截面的高度方向的应变分布特征。单点应变花测点的布置不宜少于两组。测点布置完毕，应准确测量其位置。5

桥梁静载试验5

桥梁静载试验5.5.1

应变测点的布置应遵循下列原则：弯桥、斜桥等异型桥梁应根据控制荷载作用下结构的内力（应力）特征确定应变测点。钢筋混凝土结构的受拉区应变测点宜布置在受拉区主钢筋上。钢筋混凝土受弯构件承载时，由于拉区混凝土开裂，混凝土应变测试结果会失真，钢筋应变测试结果较为可靠。测试时，通常局部凿除受拉区混凝土保护层，露出钢筋并布置钢筋应变片（计）进行测试。测试结束后要及时修复混凝土保护层。5

桥梁静载试验5.5.1

应变测点的布置应遵循下列原则：6

主应变（应力）应采用应变花进行测试，其测点布置如表

5.5.1-2

所示。7应变测试应设置补偿片，补偿片位置应处于与结构相同材质、相同环境的非受力部位。5

桥梁静载试验5.5.2

变位测点的内容及布置应遵循下列原则：位移测点的测值应能反映结构的最大变位及其变化规律。主梁竖向位移的纵桥向测点宜布置在各工况荷载作用下挠度曲线的峰值位置。竖向变位测点的横向布置应充分反映桥梁横向挠度分布特征，对整体式截面不宜少于

3

个，对多梁式（分离式）截面宜逐片梁布置。常见主梁竖向变位测点的横向布置如表

5.5.2

所示。5

桥梁静载试验主梁竖向位移测点布置示意5

桥梁静载试验5

桥梁静载试验5.6

试验过程控制及记录5.6.2试验荷载应分级施加。加载级数应根据试验荷载总量和荷载分级增量确定，可分成

3～5

级。当桥梁的技术资料不全时，可加密加载分级。重点测试桥梁在荷载作用下的响应规律时，可加密分级。5.6.6

加载时间间隔应满足结构反应稳定的时间要求。应在前一荷载阶段内结构反应相对稳定、进行了有效测试及记录后方可进行下一荷载阶段。当进行主要控制截面最大内力（变形）加载试验时，分级加载的稳定时间不应少于

5min；对尚未投入营运的新桥，首个工况的分级加载稳定时间不宜少于

15min。5

桥梁静载试验5.6.7应根据各工况的加载分级，对各加卸载过程结构控制点的应变（或变形）、薄弱部位的破损情况等进行观测与分析，与理论计算值对比。当试验过程中发生下列情况之一时，应停止加载，查清原因，采取措施后再确定是否进行试验：控制测点应变值已达到或超过计算的控制值；控制测点变形（或挠度）超过控制值；结构裂缝的长度、宽度或数量明显增加；实测变形分布规律异常；桥体发出异常响声或发生其他异常情况；斜拉索或吊索（杆）索力增量实测值超过计算值。5

桥梁静载试验试验数据分析试验数据分析时，应根据温度变化、支点沉降及仪表的标定结果对测试数据的影响进行修正。当这类因素对测值的影响小于1%时，可不予修正。温度影响修正可按式（5.7.2）进行修正计算。6 桥梁动载试验一般规定桥梁动载试验应测试桥跨结构的自振特性和冲击系数。存在以下情形之一时，动载试验应增加测试桥跨结构的振型和阻尼比；必要时，尚应测试桥梁结构的动挠度和动应变，并掌握车辆振源特性：单跨跨径超过

80m

的梁桥、T形刚构桥、连续刚构桥和单跨跨径超过

60m

的拱桥、斜拉桥、悬索桥及其他组合结构桥梁；存在异常振动的桥梁；仅依据静载试验不能系统评价结构性能时；6 桥梁动载试验试验工况及测试截面桥梁动载试验工况应根据具体的测试参数和采用的激振方法确定。激振方法可根据结构特点、测试的精度要求、方便性及现场实际情况确定，宜采用环境随机激振法、行车激振法和跳车激振法也可采用起振机激振法或其他激振方法。6 桥梁动载试验前

n

阶模态阶数最少需要传感器数测点布设位置11L

/222L/4，3L

/433L/6，

L/2，5L/644L/8，3L/8，5L/8，7L

/855L

/10，3L

/10，1L

/2，7

L

/10，9L

/

106.2.3

测试截面及测点布置应符合下列规定：1

桥梁动载试验的测试截面应根据桥梁结构振型特征和行车动力响应最大的原则确定。一般可根据桥梁结构规模按跨径

8

等分或

16等分简化布置。如遇桥塔或高墩，宜按高度

3～4

个节段分段布置。2

对于常见的简支梁桥及连续梁桥，根据具体情况可参照表

6.2.3-1~6.2.3-3

选择测试截面。简支梁桥前几阶模态的传感器布置方案6 桥梁动载试验模态阶数最少需要传感器数测点布设位置12L/4，3L

/424L/8，3L/8，5L/8，7L

/836L

/12，

L

/4，5L/12，7L

/12，3L

/4，11

L

/1248L

/16，3L

/16，5L/16，7L

/16

，

9L

/16，11L

/16，13L/16，15L

/16两等跨连续梁桥前4阶模态的传感器布置方案三等跨连续梁桥前3阶模态的传感器布置方案模态阶数最少需要传感器数测点布设位置13L/6，L/2，5L

/626L

/12，

L

/4，5L/12，7L

/12，3L

/4，11

L

/1239L

/18，L

/6，5L

/18，7L

/18，

L

/2，11L/18，L

/2，13L

/18，5L

/6，17L/186 桥梁动载试验6.2.3

测试截面及测点布置应符合下列规定：大型桥梁振型测试可将结构分成几个单元分别测试，整个试验布置一固定参考点（应避开振型节点），每次测试都应包含固定参考点，将几个单元的测试数据通过参考点关联，拟合得到全桥结构振型图。在测试桥梁结构行车响应时，应选择桥梁结构振动响应幅值最大部位为测试截面。简单结构宜选择跨中

1

个测试截面，复杂结构应适当增加测试截面。用于冲击效应分析的动挠度测点每个截面应至少

1

个，采用动应变评价冲击效应时，每个截面在结构最大活载效应部位的测点数不宜少于

2

个。