2-桥梁结构静力试验

I
1# 2# 3# 4# 5# 6# 7# 8# 9# 10# 11#
II
1800
I
II
9000
某90m箱型混凝土拱桥控制截面设计
案例：试分析某25m连续梁桥静载试验测点布置方案是否合理？
提出修改意见。
跨中横断面布置
边跨最大正弯矩截面、中跨跨中测点布置
应变测点 墩顶附近最大负弯矩截面测点布置
水准挠度测点
用主要测点进行校验


协调性和一致性：一般结构应力、挠度校验系数基本接近 相邻（同截面）测点取值具有关联性，离散太大有问题
过大、过小取值均属不正常，取值过小可能有开裂等问题,需分析原因 科学客观引用规程：普通钢筋砼桥开裂轻微，取值在0.3~0.5附近 钢桥、大跨桥，取值在1.0附近或稍偏小

综合分析：考虑实测结果量值合理性 设计抗力(允许应力)不满足要求，校验系数评价失去意义 综合其它因素，如设计规范要求、其它参数检测结果等


积累经验:荷载位置对各部位内力的影响规律、直观判断等
整体结构：按全截面等效，横向车列数与设计车道数相同 装配式结构：偏载工况考察边梁等重要构件，正载工况满足全 截面荷载效率 加载工况：以偏载工况为主，装配式结构分两侧分别偏载比 “一正一偏”更能说明问题 注意加卸载车辆的停放位置
2.2
三、试验荷载
1、荷载等效
试验荷载是模拟荷载，其图式与设计图式有差异，但两者在控制 部位产生的效应必须相当，以能保证试验有效性 荷载等效计算：是利用内力（变形）影响线进行反复试算，使试 验效应与设计响应相当，并使加载方案逐渐趋向合理的过程
两者图式不同 反复试算使其等效
a b

试验加载车辆图式
设计车道荷载图式
对于等截面结构：以内力作为控制 对于变截面结构：以应力作为控制
有局部加强区域，要注意（避开）其影响
等截面结构的实心段（计算比较） 拱桥拱上垫梁 合拢段内的劲性骨架 齿板 …………
5、荷载布置的几点经验和体会
影响线(纵向、横向)固化在脑中，它是加载调整的依据 加载车辆合理选择（可节省费用），小跨径桥梁可选单桥车 工况合并 可提高效率，但会导致几个截面荷载效率不易同时满足 加载车辆的重心尽量落在控制截面处 应对附近截面是否存在超标问题进行反复试算


便于安装和观测，保证操作安全
数量足够，关键部位布置多个测点 利用结构对称性，测点布置有重点，使截面相对集中
3、测点布置
1 2
变位（挠度） 装配式结构：各构件布置测点 整体结构：一个截面4~6个测点 大跨桥梁：沿纵向布置测点（1/4点、1/8点），获得结构挠曲变形图 其他：侧向位移、扭转变形、塔顶变位、纵向漂移、支点沉降等
活载（挂车控制） 桥面10cm沥青砼 铺装层和防撞栏杆 8cm混凝土桥面板
墩顶预应力张拉 湿接缝
总应力增量
0.405 0.367
0.601 0.678
1.299 1.222
σ总=6.08
σ2=-0.80 σ1=1.14
裸梁简支状态跨中截面等效弯矩：1827.7kN· m
实例（填空）
1、某跨径为10m新建普通钢筋混凝土简支梁桥静载试验，以下做法正确的是（ B ） A．桥下净空较高，采用全站仪进行测量


以设计正常荷载作为加载控制
多种荷载控制设计时，选其中大者作为试验控制 装配式结构根据横向分布确定构件控制荷载（效应） 计算时应考虑因素 根据结构受力特点，确定控制荷载形式：车道/车辆 主导效应（计算侧重）：纯弯、压弯、轴力、剪切 车道折减 跨径折减 冲击系数 人群荷载 新桥尚未施加的二期恒载
谨慎客观判定：用该参数直接判定不合格不妥，还需其它足够证据
除非数据有足够的可靠性 思考：“某桥实测相对残余应变为9.5%~18.8%，小于规程限值，表明
结构处于良好的弹性工作状态”的表述是否客观？
三、分析与技术结论
基本要求：客观专业、科学公正、系统全面、结论明确

结论依据：相关检测、设计规范
实测数据 计算结果
2、相对残余
' 指控制测点实测残余与实测总值比值: S p
Sp St
该指标主要说明结构弹性工作性能 相对残余析客观性探讨
影响因素：合理量测误差对取值影响不可忽视，小应变量测尤其明显 用主要测点进行评价 发现取值异常：检查仪器，分析数据可靠性,重复试验


综合分析：应变相对残余应参照挠度相对残余，进行可靠性分析 综合实测信号量值、合理误差等因素
应力：活载效应大截面、恒-活载组合效应大截面
变位：活载变形大部位，兼顾试验曲线绘制需要 裂缝：初始裂缝宽、计算拉应力大部位
2.2
试验部位及测点布置
三、测点布置
1、基本要求：遵循必要、适量、方便观测原则，使数据尽可能准确、 可靠，满足评价需要 2、基本原则 有代表性，服从结构分析判断需要 有针对性，满足试验目的，突出重点，保证质量
2、静力荷载效率


用荷载效率（η）表征加载强度：
SS S (1 )
《公路桥梁承载能力检测评定规程》：值取0.95 ~ 1.05(常用) 《大跨径混凝土桥梁的试验方法》：1.0 ≥ η > 0.8

装配式结构：优先满足控制构件荷载效率
兼顾全截面效率 车道数大于2时，要分别进行比较计算
某25m连续梁桥静载试验测点布置实施方案
边跨最大正弯矩截面、中跨跨中测点布置
应变测点 水准挠度测点
墩顶附近最大负弯矩截面测点布置
2.3
静力性能评wk.baidu.com及试验结论
一、评价方法
基本要求：客观、专业，针对性强 实测值与计算值比较：说明结构与设计要求符合性，评价安全储备 相对残余：结构工作状态评价
计算方法
在影响线上→试算→优化车辆参数，确定试验加 载位置,达到等效目的 关注： 1、荷载类型：车道/车辆荷载 2、主导效应等效，其它效应尽量兼顾 3、装配式结构：构件等效，全截面兼顾
3、加载工况


根据试验桥梁受力特点、结构分析结果进行设计
工况选择应以能反映结构最不利受力状态为原则 以偏载工况为主要控制 装配式结构以构件效应为主要控制 重要工况应进行重复试验
B．为使结构进入正常状态，应进行充分预载
C．试验桥梁跨径较小，试验荷载可一次性施加 D．跨中截面附近区域出现新裂缝，需终止加载试验 2、整体箱梁桥主体结构静载试验的加载计算中，以下哪种表述是正确的（ A ） A．偏载工况截面设计控制内力不计偏载系数 B．控制荷载应考虑温度效应 C．偏载工况截面设计控制内力应计入偏载系数 D．人群荷载应计入冲击系数
η=1.20 非考察截面 严重超标
注意：多排车辆加载时，要使荷载重心（中间一排车后轴）位于控制截面
荷载等效计算总结
试验荷载与设计荷载等效，η满足要求
目
的
加载截面主导效应等效，非加载截面不超标 荷载布置科学合理,保证试验安全 有限元模型建立 由恒载、活载内力图→确定控制截面 由内力（变形）影响线→计算设计控制荷载
3、在确定试验荷载时，要使试验荷载与设计荷载等效，下述表述正确的是（ A ） A．控制部位结构主导内力（或变位）与设计效应相当 B．试验荷载力值与设计荷载力值相等 C．试验荷载位置可以灵活布置，只要试验加载截面的荷载效率满足要求即可 D．试验荷载图式与设计车道荷载图式相同
第二部分 桥梁结构静力试验
2.1 试验加载方法
一、加载方法设计包含的内容
设计控制荷载（效应）计算，结构检算（必要时） 荷载等效计算，即试验荷载 加载工况设计和荷载效率计算 加载车辆规格和数量 等效 设计荷载


加载位置图绘制（立面、平面）
加、卸载分级设计 加载控制
二、设计荷载（效应）计算基本原则
结构病害
同类桥梁比较（量值分析）

如承载力不足，则说明存在主要问题，并提出后期处置建议 JTG/T J21-2011规定：有下列情形，应判定承载力不满足要求 主要测点静力荷载试验校验系数大于1 主要测点相对残余超过20% 试验荷载下裂缝宽度超限值，卸载后裂缝闭合宽度小于扩展宽度2/3 试验荷载作用下，桥梁基础发生不稳定沉降变位


考虑施工各阶段效应：横向接缝
墩顶预应力
桥面板
铺装和栏杆
活载计算：通过横向分布计算构件活载效应
比较汽-超20/挂-120效应，取其中大者
思考：各荷载阶段是采用内力叠加还是采用应力叠加？ 试验T梁跨中荷载等效计算结果
工 况 抗弯惯矩 (m4) 0.464 0.464 0.405 中性轴上距 （ m） 0.587 0.587 0.601 中性轴下距 （ m） 1.393 1.393 1.299 跨中下缘砼应力增量 （MPa） σ5=4.43 σ4=0.74 σ3=0.57


应考虑材料（混凝土）变形离散性，重要部位布置多个测点
考察抗剪性能： 采用应变花 预应力土结构： 一般布置在表面 普通钢筋混凝土：主要量测受拉主筋应变 也可采用大标距应变计测量平均应变


混凝土拱桥：
其它参数
要考虑开裂影响，应布置一定数量钢筋测点
控制截面选定案例
某35m连续梁桥控制截面设计

2.4


构件现场试验荷载等效案例
1、工程概况
桥梁上部为预应力连续T梁，先简支后连续，横向5片T梁，计算跨 径29m
设计荷载：汽-超20，挂-120 试验状态：简支，尚未浇横向湿接缝
2、试验目的 检验结构强度、刚度及裂缝等指标是否满足设计要求 积累和完善相关技术资料
3、试验（设计）控制荷载（效应）计算


主导效应等效
变形（挠度）整体指标等效 梁式桥正、负弯矩截面：弯矩等效 梁端抗剪：剪力等效 拱桥：弯矩等效，轴力尽量兼顾 拉杆、压杆：轴力等效
某150m拱桥拱顶截面最大正弯矩工况设计荷载（挂车-300）
试验等效荷载（6台单车各重约50t）
该案例荷载等效的意义 挂车-300：特种荷载，难以组织或费用过高，且加载不安全 等效荷载：便于组织和安全控制，分级加载考察结构响应随荷载的变化


实测值与规范限值比较：强制性要求
实测量值：幅值合理性和规律性
二、评价指标
1、校验系数
校验系数取值
η =1时，实测值与计算值完全相符 η < 1时，结构性能较好，承载力有一定富裕 η > 1时，结构性能不理想，可能存在强度不足
1、校验系数 校验系数分析客观性探讨


影响因素：计算准确性。是否考虑拱上建筑、桥面系参与工作均会影响取值 难以避免量测误差
试验部位及测点布置
一、试验桥跨选择


桥跨选定应考虑以下因素
墩、柱高度对结构受力不利影响，如拱桥连拱作用 曲线半径等差异对结构受力不利影响


施工差、存在缺陷、材料检验结果不理想、病害严重桥跨应优选
情况相同时，可考虑试验操作的便性
二、控制截面选定
简单结构凭经验确定；复杂结构，结构分析确定


3 4 5 6 7 8 梁号
实测值 计算值
m -5.0 0.0 5.0 10.0 15.0
mm -16
-8 0 8 16 24 32 0 50 100 150 200 250 300 350 m 下游实测值 下游计算值 上游实测值 上游计算值
装配式结构截面横向挠度分布图
拱桥主拱圈纵向挠度分布图
3、测点布置 应变（应力） 数量足够，布置方案合理 优先考虑结构最大受力处

荷载图式：指荷载的性质、分布、作用点数量和作用力方向等， 试验荷载图式与设计荷载图式往往不同
三、试验荷载
1、荷载等效
荷载等效原则 试验荷载图式与设计荷载图式尽量相近


控制部位结构主导内力（或变位）与设计效应相当
尽量兼顾次要效应（如拱桥也应尽量兼顾轴力等效） 非控制部位结构效应不超标
4、加载注意事项
车辆载重（轴重）不宜太大，避免结构局部损伤 车辆间距不宜太小 加载分级合理 非加载截面不超标 车辆停放位置：非试验跨不超标，不影响试验结果
思考：桥面连续简支梁桥，将车辆停放在邻跨跨中附近对试验有无影响？
加载工况（截面）设计案例分析
上例加载工况（截面）设计合理否？存在何问题？
装配式桥梁（T梁） 装配式桥梁荷载效率表达
试验布载案例
跨中 非考察截面
132+230+132预应力砼连续刚构桥
18.0 15.0 12.0 9.0 6.0 3.0 0.0 0 -3.0 100 200 300 400 500
η=1.03
18.0 15.0 12.0 9.0 6.0 3.0 0.0 0 -3.0 100 200 300 400 500