4第四章 成桥荷载试验

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§4-2 试验的主要内容 试验的主要内容：
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1) 结构静力荷载试验； 桥梁静力荷载试验主要是通过测量桥梁结构在 静力试验荷载作用下的变形和内力，比较桥梁结构 的实际工作状态能否满足设计荷载作用下正常使用 要求。测定项目及内容为桥面线形以及主梁控制截 面应变或应力等。 2）混凝土抗压强度检测 混凝土强度检测是通过钻芯取样获得实际结构 混凝土的真实抗压强度，目的是为进一步处置该问 题提供依据。
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三、加载工况及加载效率和轮位的确定
因该桥设计荷载为城市 A 级，桥面宽为 3车道，按规范进行折 减，折减系数为 0.8 。根据测试项目，该试验共设计进行 1 个静 载试验加载工况（跨中最大正弯距工况），具体如表4-1所示。 为了获得结构试验荷载与变位关系曲线和防止结构意外损坏， 各控制截面内力的加载应分级进行，本试验采用逐渐增加加载 车数量法将试验荷载分为 3级，逐级施加，3 级荷载施加的车辆 数分别为 2+2+1 ，具体布置见图 4.3 ，车辆由道路两边开始，向 中线靠拢，第一级荷载车辆①②，第二级荷载车辆③④，第三 级荷载车辆⑤。为了提高试验精度，所有试验车试验前均进行 了称重（过磅），本次试验采用的5辆试验车，各车辆的轴重参 数列于表 4-2 ，车辆具体几何参数如图 4.1 所示，根据王家峪溪 桥施工设计图纸，采用专用程序MADIAS”大型空间有限元软件对 全桥实际状况进行模拟，计算各单梁控制截面的内力影响面如 图4.2所示，同时计算得到：
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§4-1 成桥试验目的和依据
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王家峪溪桥总体布置图
桥梁横断面布置图（单幅）
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§4-1 成桥试验目的和依据
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§4-1 成桥试验目的和依据 2 试验的原因
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王家峪溪桥（左幅）在预制16米梁的过程中， 其混凝土材料，经张家界市武陵源区建筑材料检测 中心对其标准混凝土立方体（150*150mm）进行强 度检验，发现抗压强度不能完全达到设计（C50砼） 要求。 王家峪溪桥（左幅）所有空心板已经全部架设 至桥梁相关位置，桥面湿接缝施工完毕，调平层也 已施工完毕，正式处理问题时，空心板与空心板之 间已无检测仪器的作业空间，无法对单个空心板的 强度和刚度进行检测，遂决定对该桥进行结构承载 能力鉴定性试验，用来确认在现行状况下，既有结 构能否满足城市A级荷载的使用要求。
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第四章 成桥荷载试验
§4-1 成桥试验目的和依据 §4-2 试验的主要内容 §4-3 试验方案的确定 §4-4 试验加载过程控制 §4-5 试验数据 §4-6 试验结论
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§4-1 成桥试验目的和依据 1 弄清工程概况
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王家峪溪桥位于湖南张家界市武陵源区境 内，是为跨越王家峪溪而修建的一座城市公路 桥梁，桥梁上部结构为16米等截面钢筋混凝土 空心板简支斜交桥，斜交角为41°59'。采用 预制、吊装法施工。该桥分为左右两幅，桥面 总宽32 m，全桥横断面划分为：4.5m人行道 +23m行车道+ 4.5m人行=32m。
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§4-2 试验的主要内容
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未施工完成的人行道板在跨中截面引起的弯矩值：770.3（KNm）
未施工完成的沥青铺装在跨中截面引起的弯矩值：1372.7（KNm） 人群荷载在跨中截面引起的弯矩值：397.1（KNm） 三车道荷载在跨中截面引起的弯矩值（按照规范折减后）：2381.3 （KNm） 最终我们可以得到未完工部分在跨中产生的载荷效应与活载部分在 跨中产生的载荷效应总计：770.3+1372.7+397.1+2381.3=4921.4 （KNm） 根据影响面内力等效的原则，纵、横向各工况的轮位布置如图4.3所 示，车辆横向轮位布置按照《城市桥梁设计荷载标准》（CJJ 77-98） 相关要求进行。 现场车辆加载试验弯矩：4784.5（KNm）。
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§4-2 试验的主要内容
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四、测试内容与测试方法
1) 应力（应变）测试
主梁应力控制截面混凝土表面应力（应变），采用 在混凝土表面粘贴标距为150mm的钢弦应变计，匹配有 应变测试仪进行测量，该应变计还可同时记录试验时 各测点的温度，这对于准确结构分析是非常有用的。 全桥各控制截面应变计布置情况见图4.4
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§4-1 成桥试验目的和依据
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4
试验依据
（1）《公路工程技术标准》（JTG B01-2003） （2）《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004） （3）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》 （JTG D62-2004） （4）《公路砖石混凝土桥涵设计规范》（JTJ 022－85） （5）《公路工程质量检验评定标准》（JTJ 071-98） （6）《大跨径混凝土桥梁的试验方法》，1982 （7）《城市桥梁设计准则》（CJJ 11-93） （8）《城市桥梁设计荷载标准》（CJJ 77-98） （9）《桥梁工程检测手册》，人民交通出版社，2002 （10）钻芯法检测混凝土强度技术规程 CECS03：2007 （11）施工设计图 （12）其它相关资料
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§4-3 试验方案的确定
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现场仪器仪表布设情况
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§4-3 试验方案的确定
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检测人员准备初读数
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§4-4 试验加载过程控制 一、试验加载程序控制
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① 在进行正式加载试验前，用两辆载重加载车分别 对测试对象跨中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。 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。正式加载试验按加载工 况序号分级进行，预加载工况后，应使结构得到充分的 零荷恢复，方可进入正式加载工况。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%。
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§4-2 试验的主要内容
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二、试验跨选择与断面测点布置
根据试验检测合同，试验针对王家峪溪桥左幅既有结构进行， 因为该桥仅有1跨，试验测试断面为试验跨跨中截面，试验时在 支座位置、 L/4 ， L/2 ， 3L/4 截面布置应力测点和挠度测点，具 体测点布置见后。
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§4-2 试验的主要内容
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§4-2 试验的主要内容
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（a）跨中截面
（b）1L/4截面
（C ）3L/4截面
图4.4 各试验跨相关截面应变测点布置示意图
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§4-2 试验的主要内容 2) 桥面挠度
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由于桥梁跨度比较小，故试验时在试验跨L/2及各支 座截面布置挠度测点，挠度测试主要采用百分表进行。 全桥挠度测点布置图见图4.5 分级加载时，分别测量跨中、支座位置静挠度，达 到最大荷载时，测试各点静挠度，以便绘出相应的挠度 曲线。此项内容主要为评判桥梁的竖向刚度提供依据。 同时，还可监测支点的沉降。
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§4-4 试验加载过程控制
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对称施加第一级荷载
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§4-4 试验加载过程控制
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施加第二级荷载
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§4-4 试验加载过程控制
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施加第三级荷载
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§4-4 试验加载过程控制
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正在加载
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§4-5 试验数据 一、挠度数据
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§4-1 成桥试验目的和依据 3 试验的目的
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本次荷载试验力求达到如下之具体目的： 1）通过测定既有跨结构在试验荷载作用下 的控制截面应力和挠度，并与理论计算值比较， 拟检验实际结构控制截面应力与挠度值是否满 足使用要求。 2）通过现场加载试验以及对试验观测数据 和试验现象的综合分析，对将来实际结构施工 完成后，在城市A 级荷载作用下的安全性作出 总体评价。
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§4-2 试验的主要内容
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一、理论计算
1 计算依据
（1）《公路工程技术标准》( JTJ 001—97 )； （2）中华人民共和国交通部标准《公路桥涵设计通用规 范》（JTG D60-2004） （3）中华人民共和国交通部标准《公路钢筋混凝土及预 应力混凝土桥涵设计规 范》（JTG D62—2004）； （4） 《王家峪溪桥施工图设计》 （5）公路桥涵设计手册《梁桥》 （6）《城市桥梁设计准则》（CJJ 11-93） （7）《城市桥梁设计荷载标准》（CJJ 77-98） （8）其它相关资料
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§4-5 试验数据
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§4-5 试验数据
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图4.6各级荷载作用下全桥各梁跨中挠度变化曲线
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§4-4 试验加载过程控制 二、静力试验规则
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① 静力试验原则上宜选择在气温变化不大于2℃和 结构温度趋于稳定的时间间隔内进行。试验过程中在量 测试验荷载作用下结构响应的同时应相应地测量结构表 面温度。 ② 静力试验荷载持续时间，原则上取决于结构变位 达到相对稳定所需要的时间，只有结构变位达到相对稳 定后，才能进入下一级荷载阶段。同一级荷载内，若结 构变位最大的测点在最后5分钟内的变位增量小于第一个 5分钟变位增量的15%，或小于所用量测仪器的最小分辨 值，即认为结构变位达到相对稳定。
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§4-2 试验的主要内容 2 试验参数选取
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一般意义上的静力试验荷载加载方式是采用单辆重约 300kN的 三轴载重汽车作为等效荷载，在试验过程中模拟设计活载所产 生的内力值。因此就具体某一测试项目（截面）而言，其所需 加载车辆的数量，将根据设计标准活荷载产生的在该项目（截 面）最不利内力或变位值，按下式所确定的原则等效换算而得， 不同截面其荷载效率将随加载位置不同而不同，介于0.80-1.05 之间。
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§4-2 试验的主要内容
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§4-2 试验的主要内容
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图4.1试验采用加载车辆示意图
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§4-2 试验的主要内容
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图4.2 中梁跨中截面弯矩影响面
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§4-2 试验的主要内容
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图4.3 各工况加载轮位布置示意图
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§4-2 试验的主要内容
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（a）全桥挠度测试截面布置图
（b）单一测试截面挠度测点布置图（支座、跨中
图4.5
全桥挠度测点布置图
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§4-3 试验方案的确定 3) 裂缝观测
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试验加载前对主梁混凝土表面、箱梁关键截面的底 板、腹板进行仔细观测，检查是否存在裂缝，试验过程 中检查关键受力截面是否出现新的裂缝，对于先期发现 的结构受力裂缝，试验中选择典型裂缝测量裂缝是否有 发展。
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该桥在试验工况下实测挠度数据以及经换算的校验系数 如表4-3所示，表中挠度以向下为正，向上为负，跨中各梁 实测挠度沿横桥向变化情况见图4.6，图中坐标原点位于桥 位中线位置。从实测数据来看，校验系数基本满足《公路工 程质量检验评定标准》要求。相对残余也小于《评定标准》 规定的最大值0.20。挠度测试结果（消除支座变形影响后） 均小于理论计算值，说明结构处于弹性状态，整体刚度满足 使用荷载（城市-A级）要求。
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§4-4 试验加载过程控制
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③ 全部测点在正式加载试验前均应进行零级荷载读数， 以后每次加载即读数一次，并在结构变位达到相对稳定后， 进入下一级荷载之前再读数一次。对结构变位较大的测点， 宜每隔5分钟观测一次，以观测结构变位是否达到相对稳定。
④ 若在加载试验过程中发生下列情况之一应立即终止 加载试验： (a) 控制测点应力或力值超过计算值并且达到或超过 按规范安全条件反算的控制应力或力值时； (b) 控制测点变位超过规范允许值时； (c) 由于加载试验使结构出现非正常的受力损伤或局 部发生损坏，影响桥梁承载能力和今后正常使用时。 另外，在施加试验荷载过程中，当某一加载工况接近满 载时（大于满载量的80%），应将该工况后续加载车在试验 测试桥跨的行车速度控制在10km/h以下；在卸载过程中，禁 止多辆加载车同时启动。