桥梁静动载试验方案

桥梁承载能力静动载试验方案
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有限公司
2016年月日
目录
第一章工程概况 ........................................................ . 1
1.1任务来源及具体任务 (1)
1.2项目概述 ........................................... . (1)
1.2.1主要技术指标 .................................................... .. 2 1.3工程质量鉴定检测依据 (3)
第二章桥梁试验目的、内容及仪器 (4)
2.1荷载试验的目的 ................................................... .. 4 2.2静载荷载试验 .. (4)
2.3动载荷载试验 ..................................................... (4)
2.4使用仪器 ........................................................... . 5
第三章静载试验实施 (6)
3.1试验项目 ........................................................... . 6 3.2测试项目及其量测方法 . (6)
3.3荷载计算 .......................................................... .. 7 3.4 加载车辆 ........................................................ . (8)
3.4.1 试验承载能力加载方案 (8)
3.4.2荷载加载系数 .................................................. (9)
3.5试验加载步骤 ....................................................... . 9 3.6试验加载程序 . (10)
3.7加载方式与分级加载 (10)
3.8加载位置与加载工况确定 (10)
3.8.1车载布置 ..................................................... . (11)
3.8.2挠度测点布置方案 (12)
3.8.3应变测点布置方案 (12)
第四章动载测试 (15)
4.1动载试验概述 (15)
4.2试验目的 (15)
4.3测试系统 ........................................................ (15)
4.4试验内容 (16)
第五章项目组织机构、设备及人员安排 (17)
5.1项目组织机构 ..................................................... .. 17 5.2参与检测的人员情况 . (17)
5.3主要机械、仪器、及材料试验计划 (18)
5.4桥梁检测工作安排 (19)
第一章工程概况
1.1任务来源及具体任务
为了加强政府对工程质量的监督控制职能和作好工程竣工质量鉴定工作，受**********委托，**********检测有限公司对*******进行承载能力试验检测工作。

本次试验检测工作主要是桥梁的静、动荷载试验。

1.2项目概述
黎家洞桥位于桂阳县X142线，中心桩号K13+063，交叉角度为75度。

桥梁采用3×20m预应力混凝土空心板，桥梁全长72.64m，全宽7m。

桥梁的整体布置图与横截面图分别见图1-1、图1-2、图
1-3、图1-4。

图1-2桥梁横断面图
图1-3 空心板端部横截面布置图
图1-4 空心板跨中横截面布置图
1.2.1主要技术指标
（1）桥梁全长72.64米，即3×20m预应力混凝土空心板（简支桥面连续）；
（2）设计荷载: 公路Ⅱ级
（3）桥梁宽度布置为：7.0m=净-6.0m(行车道)+2×0.5m（防撞栏）（4）桥梁纵、横坡：纵坡0%、横坡1.5%。

1.3工程质量鉴定检测依据
本次检测主要依据现行国家技术标准、部颁标准及相关技术规范、规程进行，具体包括：
(1)《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2015)；
(2)《公路桥梁承载能力检测评定规程》（JTG/T J21-2011）；
(3)《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80/1-2004）；
(4)《公路桥梁荷载试验规程》（JTG/T J21-01-2015）；
(5)《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规》（JTG
D62-2004）；
(6)施工设计图和其它有关技术文件。

第二章桥梁试验目的、内容及仪器
本次检测主要包括两方面的内容：静载试验检测和动载试验检测。

2.1荷载试验的目的
通常，对建成竣工后的桥梁均宜进行荷载试验，并将试验结果作为对桥梁承载能力、技术状况与工程质量进行综合评价的重要依据。

本次试验的目的主要包括：
（1）检验该桥整体结构的质量和结构的可靠性；
（2）判断桥跨结构在试验荷载作用下的实际受力状态和工作状态，评价结构的力学特性和工作性能，检验结构的承载能力是否能满足设计标准;
（3）通过动荷载试验以及结构固有模态参数的实桥测试，了解桥跨结构的动力特性，以及各控制部位在使用荷载下的动力性能，为该桥进一步运营的养护管理提供必要的数据和资料。

2.2静载荷载试验
⑪、检验设计荷载作用跨中最大正弯矩下的挠度与应变；
⑫、检验设计荷载作用支点最大剪力下的挠度与应变；
⑬、试验过程中裂缝的出现及发展情况。

2.3动载荷载试验
⑪结构振动的振幅A与阻尼比ζ；
⑫结构振型的测定，结构的固有频率f0；
⑬汽车不同运行速度时的冲击系数μ。

表2-1 试验仪器设备一览表
第三章静载试验实施
3.1试验项目
实施荷载试验是通过对桥梁施加静力荷载作用，测定桥梁结构在
试验荷载作用下的结构响应，并据此判定桥梁承载能力是否满足要求。

为了满足鉴定桥梁承载能力的要求，试验荷载工况的选择应依据
反映桥梁结构的最不利受力状态的原则来进行。

依据相关标准规范的规定并结合试验桥梁结构体系的具体情况来设置加载工况。

依据本次工程特点，静载试验项目如表3-1所示。

表3-1静载试验项目测试内容
图3-1 静载测试断面示意图
3.2测试项目及其量测方法
(1) 空心板挠度拟采用在空心板跨中底板设置测点，采用百分表测试；
(2) 空心板表面应力（应变），拟采用在空心板底板表面粘贴应变片或表面式应变计，配匹数据采集装置进行测量；
3.3荷载计算
根据设计文献规定，计算荷载：公路Ⅱ级。

各试验桥梁桥跨理论内力计算如下，由于在实际试验过程中，桥面沥青层铺设情况、试验环境、荷载重量、加载方式等各种不确定因素存在，会导致实际内力计算值与以下内力计算值产生差别，则在试验前、试验中及试验后需对其内力计算按照实际情况进行相应调整。

表3-2 荷载计算图形
3.4 加载车辆
3.4.1 试验承载能力加载方案
根据《公路桥梁荷载试验规程》（JTG/T J21-01-2015）的规定，静载试验荷载一方面应保证结构的安全性，另一方面又应要求能够充分暴露结构的承载能力，一般试验荷载效率系数要达到以下要求：≤1.05qη≤0.95
)μ+(1⋅Ss S/=qη
S—静力试验荷载作用下，某一加载试验项目对应的加载控制截面内力、应力或
变位的最大计算效应值；
—按规范取用的冲击系数值；μS—检算荷载产生的同一加载控制截面内力、应力或变位的最不利效应计算值；
q—静力试验荷载效率。

η
理论上，对于每一个测试项目，不论是弯矩、剪力还是轴力都要
在其对应的最不利位置进行加载试验。

但在实际处理过程中，可以通过理论计算对这些最不利的加载情况进行合并，以提高试验的效率。

≤1.05qη≤根据确定的控制设计的主要指标，参照内力影响线对相应的截面进行最不利的试加载，在保证试验荷载效率达到0的情况下，确定实际试验的加载车辆，.95
最终采用的试验车辆的参数如表3-3所示。

图3-2 实际加载车辆轴重、轴距示意图表3-3 荷载试验标准车辆技术参数表
3.4.2荷载加载系数
根据测试工况列出各控制截面内力的静载试验效率系数
q
见表3-4；表明各试验
工况下的荷载效率系数均能达到规范要求。

在上述荷载作用下，各试验梁荷载效率系数在规定的范围内，梁体承载力可以得到充分体现，且并不至于对梁板造成损伤。

表3-4 黎家洞桥静载试验效率（内力单位：kN·m）
3.5试验加载步骤
加载前一天，将试验跨梁底混凝土电阻应变片粘贴、检查完毕。

正式加载试验前调试静态电阻应变仪，将各点应变调零，标示变形测
点位置，测量加载车辆轴距及轴重，标出加载线。

正式加载前，对结构进行2次预加载，使结构进入正常工作状态，消除结构的非弹性变形。

同时检查测试设备工作状况是否正常，性能是否可靠，并预演人员组织及操作情况。

每级荷载加载后，等待结构变形稳定。

根据《公路桥梁承载能力检测评定规程》，按结构在同一级荷载内，最后5分钟变位增量小于前一个5分钟变位增量的15%，且加载稳定时间不小于15分钟。

则可以正式读数记录。

全部卸载完成后，待时30分钟以上读各测量参数的残余值。

整个试验过程中，要随时关注量测值的变化是否符合规律，及时排除故障。

若发
现数据异常，应查明原因，排除故障后研究是否继续加载。

出现以下情况，立即停止加载：
⑪控制测点应力已达到或超过理论计算的控制应力时；
⑫控制测点挠度超过规范允许值时；
⑬由于加载，使结构裂缝长度、宽度急剧增加，新裂缝大量出现；裂缝超过允许值的裂缝大量增多，对结构使用寿命造成较大影响时；
⑭发生其他损坏，影响桥梁承载能力或正常使用时。

正式加载按以下荷载工况加载程序进行试验，车速小于5km/h。

3.6试验加载程序
(1)在进行正式加载试验前，用两辆载重加载车分别在桥跨L/2或L/4进行横桥向对称的预加载，预加载试验每一加载载位的持荷时间为20分钟。

预加载的目的在于，一方面是使结构进入正常工作状态，
另一方面是检查测试系统和试验组织是否工作正常。

在确认测试系统和试验组织工作正常后，预加载试验宜反复进行两次。

(2)预加载卸至零荷载，并在结构得到充分的零荷恢复后，才可进入正式加载试验。

正式加载试验分别按试验方案所列的加载工况序号逐一进行，完成一个序号的加载工况后，应使结构得到充分的零荷恢复，方可进入下一序号的加载工况。

结构零荷充分恢复的标志是，加载试验实测的结构最大变位测点在卸零荷后变位恢复最后一个10分钟的增量小于第1个10分钟增量的15%。

3.7加载方式与分级加载
为了获取结构试验荷载与变位的相关曲线，防止结构加载意外损伤，就某一加载试验项目，其静力试验荷载分成三级或四级加载，分两级卸零。

加载方式为单次逐级递加到最大荷载，然后分级卸至零荷载。

静力试验荷载的加载分级主要依据载车在某一加载试验项目对应的控制截面内力和变位影响面内纵横向位置的不同以及加载车数量的多少，大约分成设计标准活荷载产生该加载试项目对应的控制截面内力或变位的最不利效应值的60%、80%、100%。

3.8加载位置与加载工况确定
试验加载位置与加载工况的确定主要依据以下原则进行：
(1)尽可能用最少的加载车辆达到最大的试验荷载效率；
(2)在满足试验荷载效率以及能够达到的试验目的前提下，加载工况进行简化、合并，以尽量减少加载位置；
(3)每一加载工况依据某一加载试验项目为主，兼顾其他加载试验项目。

静力试验确定的加载工况及相应的加载位置和加载试验项目按照实际计算结果为准。

3.8.1车载布置
各工况最大效应车载布置根据计算结果进行布置。

图3-3 跨中最大正弯矩影响线
图3-4 工况1（跨中最大正弯矩）加载及车辆布置情况
图3-5 支点最大剪力影响线
图3-6 工况2（支点最大剪力）加载及车辆布置情况
3.8.2挠度测点布置方案
桥面挠度拟采用在空心板跨中底板设置测点，采用百分表测试；具体布设情况见图3-7。

图3-7 挠度测量布置情况（百分表）
3.8.3应变测点布置方案
应变测试：在空心板的底板安装静态应变片进行应变测试，每个测试截面的应变测点布置如图3-8。

图3-8 跨中截面应变测量布置情况
表3-6 各加载工况下截面应变理论值
第四章动载测试
4.1动载试验概述
桥梁结构的动力特性，如固有频率、阻尼系数和振型等，只与结
构本身的固有性质有关，是结构振动系统的基本特征。

桥梁动载试验
就是要从大量的实测数据信号中，了解结构自身的动力特性以及结构
抵抗受迫振动和突发荷载作用的能力，综合评价桥梁结构的动力特性及动力响应。

揭示桥梁结构振动的内在规律，以判断结构的实际工作状态，同时也为使用阶段结构评估积累原始数据。

4.2试验目的
桥梁动力荷载试验的目的是测定桥梁结构的动力特性，即桥梁结构的自振频率、振型、阻尼比等桥梁结构模态参数；测定桥梁结构在汽车动荷载作用下的强迫振动响应，即桥梁结构的动位移、动应力、冲击效应等。

通过动载试验和理论分析来了解桥梁结构在试验荷载作用下的实际工作状态，判断和评价桥梁结构的承载能力和使用条件。

并结合桥梁静力荷载试验结果，对桥梁质量做出合理的评价，为桥梁运营管理及改造提供科学的依据。

4.3测试系统
北京东方振动和噪声技术研究所研制的INV306U智能信号采集
处理分析仪及DASP-V10分析软件进行数据采集和分析，动力特性测试系统见图4-1。

图4-1 动力特性测试系统框图
4.4试验内容
（1）在桥面上，使用一辆重量为400kN的汽车分别以10km/h、20km/h、30km/h的行驶速度进行跑车，使桥梁产生受迫振动，量测桥梁的振幅和振动频率；
（2）在桥面上，使用一辆重量为400kN的汽车分别以10km/h、20km/h、30km/h的速度，行驶至跨中位置紧急刹车使桥梁产生受迫振动，量测桥梁的振幅与振动频率；
（3）在试验桥跨的跨中位置，一辆重量为400kN的汽车前轮驶越10cm高的三角垫木，利用车轮的突然下落对桥梁产生冲击，激起桥梁的竖向振动，量测桥梁的振幅、固有振动频率和阻尼；
（4）记录桥梁在环境自然脉动下的振动，通过软件分析得到桥梁的固有振动频率。

图4-2 拾振器布置
表4-1 动载试验工况
*******结构第一阶理论固有基频为6.0Hz。

第五章项目组织机构、设备及人员安排
5.1项目组织机构
为确保本工程检测项目工作的顺利进行，拟成立该项目现场试验检测领导指挥协调小组和检测项目组：
⑪现场试验领导指挥协调小组：由桂阳县农村公路管理站负责整个试验检测工作的内外协调；
⑫检测项目组，由湖南博联工程检测有限公司负责，负责整个试验检测的具体实施；
⑬现场测试由检测项目组统一指挥。

项目负责人
交通指挥小组试验准备小组静载试验小组动载试验小组结构计算小组资料整理小组
图5-1 项目组织结构图
5.2参与检测的人员情况
参与本项目的检测人员及分工情况见表5-1。

表5-1 拟在本项目任职的主要人员汇总表5.3主要机械、仪器、及材料试验计划
表5-2 仪器设备及材料数量
5.4桥梁检测工作安排
梁检测工作进度表如表5-3所示。

表5-3桥梁检测工作进度表单位：天。