桥梁的静载与动载试验
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的变形与自由梁不同, 受桥墩约束, 变形不大。 一阶 弯曲的两处节点在中部桥墩。 桥两侧对应测点的振 型同向。
1. 625 H z 为主桥的 2 阶弯曲模态, 3 处节点在 两桥墩和桥的中间, 桥两端的变形小。桥两侧对应测 点的振型同向。
2. 25 H z 为主桥的局部弯曲模态, 其振型全部 同向, 4 个桥墩变形小, 各跨中间变形大。
通过桥面, 实测动态增量 Λ 与车速的关系。 工况二: 车辆驶过设有 10 cm 高的人工障碍物
的桥面, 实测动态增量 Λ 与桥面不平整度的关系。 动态增量实测结果见表 3。
测试结果 动态增量 Λ
表 3 动态增量 Λ测试结果
工况一
工况二
40 km h
60 km h 通过人工障碍物
1. 04
1. 01
收稿日期: 2002- 08- 05 © 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
2002 年 第 9 期 宋博琪等: 桥梁的静载与动载试验
0. 39
- 15 - 0. 53 - 15 - 0. 53 - 8 - 0. 28 - 21 - 0. 74
6
7
- 39
1. 37
- 36
1. 26
- 51 - 1. 79
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1. 72
67
2. 45
8
- 34
1. 19
- 34
1. 19
- 47 - 1. 65
47
1. 65
57
2. 00
注: 混凝土弹性模量 E = 3. 5×104M Pa。
— 27 —
后轴 260 kN。 加载车轴距见图 3 所示。 静载试验共 6 种工况, 荷载布置情况见图 4～
图 7 所示。
图 2 应力测点布置
图 3 加载车轴距
图 4 工况一、工况二
图 5 工况三、工况四
2. 4 试验结果
(1) 挠度检测结果: 实测挠度与理论计算结果见
表 1。
(2) 应力检测结果: 见表 2。
图 1 挠度测点布置
(2) 应力测点布置: 应力测点分别布置在边跨跨 中、中跨跨中及中墩支座处三个断面, 测点布置见 图 2 所示。 各断面测点位置均偏离跨中 2. 0 m。 213 试验荷载及荷载布置
主桥静载试验, 荷载采用了 7 辆解放载重车, 装 载后每辆车的总重及轴重略有不同, 但相差不大, 取 平 均值后每辆车装载后总重300 kN , 前轴40 kN ,
应力 M Pa
2
55
1. 92
62
2. 17
76
2. 66
68
2. 38
- 16 - 0. 56
3
54
1. 89
47
1. 65
60
2. 10
75
2. 625 - 16 - 0. 56
4
12
0. 42
10
0. 35
17
0. 60
17
0. 60
14
0. 49
19
0. 67
5
- 12 - 0. 42 - 11
(1) 试验荷载分析: 本次静载试验其静载试验效 率 Γq 值见表 5。
表 5 静载试验效率
设计荷载内力 静载试验内力 静载试验效率
截面位置
M max (M m in) (kN ·m ) M m ax (M m in) (kN ·m )
Γq
边跨跨中 主墩支点 中跨跨中
27 600 - 50 600
23 400
1. 35
© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
2002 年 第 9 期 宋博琪等: 桥梁的静载与动载试验
工 况
3. 72
—
- 8. 63 13. 39
测 点 1
一
应变 ΛΕ
应力 M Pa
- 5 - 0. 18
二
应变 ΛΕ
应力 M Pa
- 8 - 0. 28
三
应变 ΛΕ
应力 M Pa
- 11 - 0. 39
四
应变 ΛΕ
应力 M Pa
- 15 - 0. 53
五
应变 ΛΕ
应力 M Pa
6
0. 21
六
应变 ΛΕ
结合唐津二期永定新河大桥进行的成桥后静载 试验与动载试验, 对桥梁试验作一介绍。
1 工程概况 永定新河大桥是唐津高速公路上的一座重要桥
梁, 位于永和斜拉桥下游约 5 km 处, 该桥上、下行 结构由相同的两座桥组成, 桥梁全长 1 565. 5 m , 单 幅桥面宽 12. 0 m , 全桥由三部分组成。 主桥上部结 构为三跨变截面预应力混凝土连续箱梁, 跨径布置 为 82. 75 m + 110 m + 82. 75 m , 箱体混凝土设计标 号为 C 50。下部结构为钻孔灌注桩基础实体墩台, 由 上海同济规划建筑设计研究总院设计。 主桥两侧引 桥, 上部结构为单孔跨径 35 m 4 孔一联的预应力轻 质混凝土连续箱梁 (唐山方向引桥有一联为 5 孔连 续箱梁) , 混凝土设计标号 C 40。 天津方向一侧引桥
(3) 动载试验结果。
动载试验主要是测量移动荷载作用下桥梁结构
的应力动态响应, 应力动态增量 Λ 表示为最大动应
单位: m 图 6 工况五
力与最大静应力之比, 本次试验动载采用一辆 30 t 的载重车, 共进行了 2 个工况。
工 况一: 车辆分别以40 km h , 60 km h 的车速
© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
对残余变位小于 20% 的要求。 (3) 应力分析: 由表 2 可知, 在工况三荷载作用
下主桥中跨箱梁下缘最大拉应力 2. 66M Pa, 而在工 况五荷载作用下, 边跨跨中箱梁下缘拉应力仅为
Байду номын сангаас
2. 45 M Pa。 (4) 模态试验结果分析: 由表 4 可知, 箱梁的振
动型式前三阶振动均为竖向弯曲振动。 1. 0 H z 的模态为主桥一阶弯曲。其振型在两端
— 28 —
公 路 2002 年 第 9 期
图 7 工况六
表 1 挠度检测结果
mm
工 况
测 点
一
二
三
四
五
六
实测值 计算值 实测值 计算值 实测值 计算值 实测值 计算值 实测值 计算值 实测值 计算值
1
- 9. 26
—
- 8. 65
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—
- 9. 34
—
- 8. 89
—
22. 0 38. 34 5. 03
5. 60
2
21. 5
—
23. 1
—
29. 7
—
31. 5
50. 6 - 3. 38
—
21. 83
—
3
- 10. 89 — - 10. 07 — - 10. 98 — - 11. 73 —
注: 表中负值代表向上挠曲。
表 2 应力检测结果
— 29 —
(4) 模态实验结果 主桥自振频率与阻尼检测结果见表 4。
表 4 自振频率与阻尼检测结果
阶 次
频率 H z
阻尼比%
1
1. 00
8. 7
2
1. 625
5. 5
3
2. 25
3. 6
4
2. 875
3. 3
5
3. 25
2. 9
6
5. 5
2. 4
(5) 裂缝观测结果: 在试验荷载作用下, 经检测 箱梁跨中下缘及梁端主拉应力区未发现裂缝。 2. 5 试验结果的初步分析
共 20 孔全长 695 m , 唐山方向一侧引桥 17 孔总长 595 m。下部结构为钻孔灌注桩双柱式墩台, 由天津 市市政工程设计研究院设计。
该桥设计荷载为汽车—超 20 级, 挂车—120。 本次荷载试验段, 主桥选在上游一侧。
2 主桥荷载试验 2. 1 试验内容
(1) 连续梁跨中挠度检测; (2) 中跨跨中截面应力检测; (3) 边跨跨中截面应力检测; (4) 中墩支座断面应力检测; (5) 动载试验; (6) 裂缝观测; (7) 模态试验。 2. 2 测点布置 (1) 挠度测点布置: 挠度测点布置在每跨跨中部 位下游侧栏杆地袱上。 测点布置见图 1 所示。
19 573 - 38 395
17 739
0. 71 0. 76 0. 76
由表 5 可知, 由于静载车辆出现事故, 静载试验 效率 Γq= 0. 71～ 0. 76, 略小于《大跨径混凝土桥梁的 试验方法》中有关基本荷载试验 1. 0≥Γq> 0. 8 的要 求, 但满足关于轻荷载试验 0. 8≥Γq> 0. 5 的要求。
宋博琪, 傅红丽, 马秀君, 谢春光
(天津市市政工程研究院 天津市 300000)
摘 要: 在城市的路网建设中, 对桥梁的运营承载能力的评估越来越受到人们的重视。 对桥梁评估最有效的 手段是对桥梁进行荷载试验。 关键词: 桥梁; 静载试验; 动载试验
桥梁荷载试验是一项复杂而细致的工作, 技术 含量高, 涉及面广。桥梁荷载试验的目的是对新建桥 梁竣工验收和已建桥梁运营时进行承载力的评定, 检测桥梁整体受力性能是否满足设计和标准规范要 求, 是评定桥梁运营荷载等级最直接和最有效的办 法。 桥梁荷载试验分为静载试验和动载试验。
(2) 挠度分析: 由表 1 可知, 在工况四对称荷载 作用下, 中跨跨中挠度 31. 5 mm , 挠度较小, 其挠跨比 为 1 3 492, 远小于规范允许值(1 600)。工况二、工况 三荷载作用下, 中跨跨中残余值分别为 0. 92 mm 及 1. 35 mm , 其相对残余挠度分别为 4% 和4. 5% , 小 于《大跨径混凝土桥梁的试验方法》中第一次试验相
赣 定 段 获 工 行 30 亿 元 贷 款
预计 2004 年上半年建成通车的赣粤高速公路赣州至定南段近日获得了工商银行 29. 8 亿元巨额贷款。 赣粤高速赣定段是国家重点干线内蒙古阿荣旗至深圳公路在江西境内的一段, 全长 126 km , 预计总投 资 45 亿多元。当地政府采用了国际通行的BO T 做法, 项目立项前先组建股份制的赣州高速公路有限责任公 司, 承诺给予公司 30 年的经营收费权, 其他与工程建设有关的事宜均由这个公司按市场化运作。BO T 方式 为财力有限的欠发达地区如何加快基础设施建设探索了新路子。
静载试验是通过测试桥梁结构在试验荷载作用 下的控制截面的应变、位移或裂缝, 分析判定桥梁的 承载能力。 动载试验是通过测试桥梁在动载作用下 的 响 应, 分 析 桥 梁 的 频 率、阻 尼 和 振 型 等 模 态 参 数, 根据动力响应和模态参数进行桥梁承载能力评 定。 采用静载试验评定桥梁承载能力的方法是最成 熟且传统的方法, 动载法以往是和静载法结合使 用的。
主桥振动表现为细长梁特点, 不出现翘扭振动。 (5) 动载试验结果分析: 由表 3 可知, 在不同车 速情况下, 车辆荷载对桥梁的冲击力较小, 由于桥面 平整度较好, 车速对冲击力影响不大, 而障碍物对桥 梁的冲击力则是很显著的。 2. 6 箱梁承载能力的分析 (1) 本次静载试验其静载效率 Γq= 0. 71～ 0. 76, 满足《大跨径混凝土桥梁的试验方法》中关于轻荷载 试验 0. 80≥Γq> 0. 50 的要求。 (2) 在试验荷载作用下, 边跨、中跨跨中挠度均 比较小, 中跨跨中挠度 31. 5 mm , 其挠跨比远小于 规范允许值, 表明箱梁具有足够的刚度。 (3) 静载试验的挠度校验系数 Γ= 0. 57～ 0. 89, 表明结构承载能力满足设计要求 (Γ= 0. 70～ 1. 00) , 并有足够的安全储备。 从相对残余挠度分析, 本次静载试验的相对残 余挠度远小于规范允许值, 表明结构处于良好的弹 性工作状态。 (4) 在试验荷载作用下, 箱梁下缘最大拉应力为 2. 66 M Pa, 该值未超过混凝土标准强度。 如果计入 箱梁下缘预压应力值, 则箱梁下缘很可能不会出现 拉应力, 因此箱梁具有足够的承载能力。 综上所述, 主桥三跨连续箱梁其承载能力满足 设计要求, 并处于良好的弹性工作状态。
公路 2002 年 9 月 第 9 期 H IGHW A Y Sep 12002 N o 19 文章编号: 0451- 0712 (2002) 09- 0026- 04 中图分类号: U 446. 1 文献标识码: B
桥梁的静载与动载试验
1. 625 H z 为主桥的 2 阶弯曲模态, 3 处节点在 两桥墩和桥的中间, 桥两端的变形小。桥两侧对应测 点的振型同向。
2. 25 H z 为主桥的局部弯曲模态, 其振型全部 同向, 4 个桥墩变形小, 各跨中间变形大。
通过桥面, 实测动态增量 Λ 与车速的关系。 工况二: 车辆驶过设有 10 cm 高的人工障碍物
的桥面, 实测动态增量 Λ 与桥面不平整度的关系。 动态增量实测结果见表 3。
测试结果 动态增量 Λ
表 3 动态增量 Λ测试结果
工况一
工况二
40 km h
60 km h 通过人工障碍物
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收稿日期: 2002- 08- 05 © 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
2002 年 第 9 期 宋博琪等: 桥梁的静载与动载试验
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- 15 - 0. 53 - 15 - 0. 53 - 8 - 0. 28 - 21 - 0. 74
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- 51 - 1. 79
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2. 45
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1. 19
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1. 19
- 47 - 1. 65
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注: 混凝土弹性模量 E = 3. 5×104M Pa。
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后轴 260 kN。 加载车轴距见图 3 所示。 静载试验共 6 种工况, 荷载布置情况见图 4～
图 7 所示。
图 2 应力测点布置
图 3 加载车轴距
图 4 工况一、工况二
图 5 工况三、工况四
2. 4 试验结果
(1) 挠度检测结果: 实测挠度与理论计算结果见
表 1。
(2) 应力检测结果: 见表 2。
图 1 挠度测点布置
(2) 应力测点布置: 应力测点分别布置在边跨跨 中、中跨跨中及中墩支座处三个断面, 测点布置见 图 2 所示。 各断面测点位置均偏离跨中 2. 0 m。 213 试验荷载及荷载布置
主桥静载试验, 荷载采用了 7 辆解放载重车, 装 载后每辆车的总重及轴重略有不同, 但相差不大, 取 平 均值后每辆车装载后总重300 kN , 前轴40 kN ,
应力 M Pa
2
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1. 92
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2. 17
76
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3
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4
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0. 42
10
0. 35
17
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(1) 试验荷载分析: 本次静载试验其静载试验效 率 Γq 值见表 5。
表 5 静载试验效率
设计荷载内力 静载试验内力 静载试验效率
截面位置
M max (M m in) (kN ·m ) M m ax (M m in) (kN ·m )
Γq
边跨跨中 主墩支点 中跨跨中
27 600 - 50 600
23 400
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© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
2002 年 第 9 期 宋博琪等: 桥梁的静载与动载试验
工 况
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测 点 1
一
应变 ΛΕ
应力 M Pa
- 5 - 0. 18
二
应变 ΛΕ
应力 M Pa
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三
应变 ΛΕ
应力 M Pa
- 11 - 0. 39
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应变 ΛΕ
应力 M Pa
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五
应变 ΛΕ
应力 M Pa
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应变 ΛΕ
结合唐津二期永定新河大桥进行的成桥后静载 试验与动载试验, 对桥梁试验作一介绍。
1 工程概况 永定新河大桥是唐津高速公路上的一座重要桥
梁, 位于永和斜拉桥下游约 5 km 处, 该桥上、下行 结构由相同的两座桥组成, 桥梁全长 1 565. 5 m , 单 幅桥面宽 12. 0 m , 全桥由三部分组成。 主桥上部结 构为三跨变截面预应力混凝土连续箱梁, 跨径布置 为 82. 75 m + 110 m + 82. 75 m , 箱体混凝土设计标 号为 C 50。下部结构为钻孔灌注桩基础实体墩台, 由 上海同济规划建筑设计研究总院设计。 主桥两侧引 桥, 上部结构为单孔跨径 35 m 4 孔一联的预应力轻 质混凝土连续箱梁 (唐山方向引桥有一联为 5 孔连 续箱梁) , 混凝土设计标号 C 40。 天津方向一侧引桥
(3) 动载试验结果。
动载试验主要是测量移动荷载作用下桥梁结构
的应力动态响应, 应力动态增量 Λ 表示为最大动应
单位: m 图 6 工况五
力与最大静应力之比, 本次试验动载采用一辆 30 t 的载重车, 共进行了 2 个工况。
工 况一: 车辆分别以40 km h , 60 km h 的车速
© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
对残余变位小于 20% 的要求。 (3) 应力分析: 由表 2 可知, 在工况三荷载作用
下主桥中跨箱梁下缘最大拉应力 2. 66M Pa, 而在工 况五荷载作用下, 边跨跨中箱梁下缘拉应力仅为
Байду номын сангаас
2. 45 M Pa。 (4) 模态试验结果分析: 由表 4 可知, 箱梁的振
动型式前三阶振动均为竖向弯曲振动。 1. 0 H z 的模态为主桥一阶弯曲。其振型在两端
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公 路 2002 年 第 9 期
图 7 工况六
表 1 挠度检测结果
mm
工 况
测 点
一
二
三
四
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六
实测值 计算值 实测值 计算值 实测值 计算值 实测值 计算值 实测值 计算值 实测值 计算值
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22. 0 38. 34 5. 03
5. 60
2
21. 5
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23. 1
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29. 7
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31. 5
50. 6 - 3. 38
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21. 83
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3
- 10. 89 — - 10. 07 — - 10. 98 — - 11. 73 —
注: 表中负值代表向上挠曲。
表 2 应力检测结果
— 29 —
(4) 模态实验结果 主桥自振频率与阻尼检测结果见表 4。
表 4 自振频率与阻尼检测结果
阶 次
频率 H z
阻尼比%
1
1. 00
8. 7
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1. 625
5. 5
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2. 4
(5) 裂缝观测结果: 在试验荷载作用下, 经检测 箱梁跨中下缘及梁端主拉应力区未发现裂缝。 2. 5 试验结果的初步分析
共 20 孔全长 695 m , 唐山方向一侧引桥 17 孔总长 595 m。下部结构为钻孔灌注桩双柱式墩台, 由天津 市市政工程设计研究院设计。
该桥设计荷载为汽车—超 20 级, 挂车—120。 本次荷载试验段, 主桥选在上游一侧。
2 主桥荷载试验 2. 1 试验内容
(1) 连续梁跨中挠度检测; (2) 中跨跨中截面应力检测; (3) 边跨跨中截面应力检测; (4) 中墩支座断面应力检测; (5) 动载试验; (6) 裂缝观测; (7) 模态试验。 2. 2 测点布置 (1) 挠度测点布置: 挠度测点布置在每跨跨中部 位下游侧栏杆地袱上。 测点布置见图 1 所示。
19 573 - 38 395
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0. 71 0. 76 0. 76
由表 5 可知, 由于静载车辆出现事故, 静载试验 效率 Γq= 0. 71～ 0. 76, 略小于《大跨径混凝土桥梁的 试验方法》中有关基本荷载试验 1. 0≥Γq> 0. 8 的要 求, 但满足关于轻荷载试验 0. 8≥Γq> 0. 5 的要求。
宋博琪, 傅红丽, 马秀君, 谢春光
(天津市市政工程研究院 天津市 300000)
摘 要: 在城市的路网建设中, 对桥梁的运营承载能力的评估越来越受到人们的重视。 对桥梁评估最有效的 手段是对桥梁进行荷载试验。 关键词: 桥梁; 静载试验; 动载试验
桥梁荷载试验是一项复杂而细致的工作, 技术 含量高, 涉及面广。桥梁荷载试验的目的是对新建桥 梁竣工验收和已建桥梁运营时进行承载力的评定, 检测桥梁整体受力性能是否满足设计和标准规范要 求, 是评定桥梁运营荷载等级最直接和最有效的办 法。 桥梁荷载试验分为静载试验和动载试验。
(2) 挠度分析: 由表 1 可知, 在工况四对称荷载 作用下, 中跨跨中挠度 31. 5 mm , 挠度较小, 其挠跨比 为 1 3 492, 远小于规范允许值(1 600)。工况二、工况 三荷载作用下, 中跨跨中残余值分别为 0. 92 mm 及 1. 35 mm , 其相对残余挠度分别为 4% 和4. 5% , 小 于《大跨径混凝土桥梁的试验方法》中第一次试验相
赣 定 段 获 工 行 30 亿 元 贷 款
预计 2004 年上半年建成通车的赣粤高速公路赣州至定南段近日获得了工商银行 29. 8 亿元巨额贷款。 赣粤高速赣定段是国家重点干线内蒙古阿荣旗至深圳公路在江西境内的一段, 全长 126 km , 预计总投 资 45 亿多元。当地政府采用了国际通行的BO T 做法, 项目立项前先组建股份制的赣州高速公路有限责任公 司, 承诺给予公司 30 年的经营收费权, 其他与工程建设有关的事宜均由这个公司按市场化运作。BO T 方式 为财力有限的欠发达地区如何加快基础设施建设探索了新路子。
静载试验是通过测试桥梁结构在试验荷载作用 下的控制截面的应变、位移或裂缝, 分析判定桥梁的 承载能力。 动载试验是通过测试桥梁在动载作用下 的 响 应, 分 析 桥 梁 的 频 率、阻 尼 和 振 型 等 模 态 参 数, 根据动力响应和模态参数进行桥梁承载能力评 定。 采用静载试验评定桥梁承载能力的方法是最成 熟且传统的方法, 动载法以往是和静载法结合使 用的。
主桥振动表现为细长梁特点, 不出现翘扭振动。 (5) 动载试验结果分析: 由表 3 可知, 在不同车 速情况下, 车辆荷载对桥梁的冲击力较小, 由于桥面 平整度较好, 车速对冲击力影响不大, 而障碍物对桥 梁的冲击力则是很显著的。 2. 6 箱梁承载能力的分析 (1) 本次静载试验其静载效率 Γq= 0. 71～ 0. 76, 满足《大跨径混凝土桥梁的试验方法》中关于轻荷载 试验 0. 80≥Γq> 0. 50 的要求。 (2) 在试验荷载作用下, 边跨、中跨跨中挠度均 比较小, 中跨跨中挠度 31. 5 mm , 其挠跨比远小于 规范允许值, 表明箱梁具有足够的刚度。 (3) 静载试验的挠度校验系数 Γ= 0. 57～ 0. 89, 表明结构承载能力满足设计要求 (Γ= 0. 70～ 1. 00) , 并有足够的安全储备。 从相对残余挠度分析, 本次静载试验的相对残 余挠度远小于规范允许值, 表明结构处于良好的弹 性工作状态。 (4) 在试验荷载作用下, 箱梁下缘最大拉应力为 2. 66 M Pa, 该值未超过混凝土标准强度。 如果计入 箱梁下缘预压应力值, 则箱梁下缘很可能不会出现 拉应力, 因此箱梁具有足够的承载能力。 综上所述, 主桥三跨连续箱梁其承载能力满足 设计要求, 并处于良好的弹性工作状态。
公路 2002 年 9 月 第 9 期 H IGHW A Y Sep 12002 N o 19 文章编号: 0451- 0712 (2002) 09- 0026- 04 中图分类号: U 446. 1 文献标识码: B
桥梁的静载与动载试验