延壶S303二级公路第二合同段K28+200大桥桥梁荷载试验报告.docx
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延壶S303二级公路第二合同段K28+200大桥桥梁荷载试验报告
报告编号：
SXGSJC/BG-QL-2008-012
延壶S303二级公路第二合同段K28+200大桥
桥梁荷载试验报告
陕西高速公路工程试验检测有限公司
二〇〇八年九月
报告编号：
SXGSJC/BG-QL-2008-012
延壶S303二级公路第二合同段K28+200大桥
桥梁荷载试验报告
报告
年月日
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年月日
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年月日
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无
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陕西高速公路工程试验检测有限公司
二〇〇八年九月
延壶二级公路第二合同段K28+200.00大桥
桥梁荷载试验报告
1概述
K28+200.00大桥位于麻洞川镇西侧，省道（S303）延安至壶口二级公路K28+200.00处，桥梁起点桩号K28+147.42，终点桩号K28+252.58，全长105.13米。
上部结构为5×20米预应力混凝土空心板梁，桥面宽度：
0.5米（防护栏）+9.0米（行车道）+0.5米（防护栏）。
下部为双柱式桥墩和轻型台，钻孔灌注桩基础。
桥梁位于直线上，与主线交角为45度。
设计荷载：
公路-II级。
为评价该桥的承载能力和施工质量，为该桥竣工验收提供技术资料,受宝鸡市宝天高速公路建设管理处委托，陕西高速公路工程试验检测有限公司对该桥进行现场荷载试验。
现场检测工作在业主、监理、施工单位三方的共同配合下，于2008年6月25日顺利完成。
2试验依据
（1）交通部：
《公路桥梁承载能力检测评定规程（报批稿）》.2004；
（2）交通部科研院：
《大跨径混凝土桥梁的试验方法（最终建议）》.1982；
（3）交通部：
《公路桥涵设计通用规范（JTJD60-2004）》.2004；
（4）交通部：
《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTJD62-2004）》.2004；
（5）陕西省交通厅：
《陕西省公路工程竣（交）工验收办法实施细则》（DBJTJ/T-003-2005）；
（6）西安公路研究所：
K28+200.00大桥施工图纸。
3试验目的和内容
3.1试验目的
（1）通过静载试验，测试桥跨结构在静载作用下的应变、挠度，观察裂缝的开展情况，评价结构构件的强度、刚度和抗裂性能；
（2）通过动载试验测定结构在动荷载作用下自振频率，对结构的动力性能进行评价；
（3）根据静载和动载测试结果综合评价该桥的整体承载能力和施工质量。
3.2试验内容
（1）各工况测试控制截面砼的应变；
（2）各工况测试控制截面的挠度；
（3）测试结构的自振频率；
（4）观测桥梁结构在各工况荷载作用下裂缝的开展情况；
（5）全桥各孔异常变形观察。
4主要仪器设备
本次荷载试验采用的主要仪器、设备见表1。
表1荷载试验采用的主要仪器、设备
序号
仪器设备名称
型号
仪器编号
1
静态应变测试系统
DH-3816
QL0147-001-02
2
机电百分表
WBD-50
GF051-01-12
3
裂缝观测仪
SW-LW-101
QL0153-007-01
4
动态信号采集分析系统
DEWE-BOOK-8
QL0148-002-01
5
拾振器
891-4
GF052-01
6
动态应变测试系统
DEWE-BOOK-8
QL0148-002-02
5静载试验
5.1结构计算
为了确定该桥的承载能力，检测前对该桥上部结构进行了计算。
检算根据施工单位提供的施工图纸，用桥梁结构专用计算程序公路桥梁结构设计系统GQJS9.3和桥梁结构检测分析系统进行对比计算，并将计算结果作为荷载试验的理论计算结果。
5.2测试截面
测试截面选择桥梁在使用活载作用下内力最不利的截面。
按照施工图进行分析计算，该桥在设计荷载作用下的最大正弯矩和最大挠度将发生在各孔的跨中截面。
依据计算结果和《大跨径混凝土桥梁的试验方法》的建议和要求，应变测试截面选择在第1孔、第2孔L/4截面和跨中截面，挠度测试截面选择在第1孔、第2孔跨中截面，如图1所示。
图1测试截面位置示意图
5.3测点布置
为了测试板梁在试验荷载下的应力（应变）状况，分别在第1孔、第2孔L/4截面和跨中截面每片板梁底部布置应变测点，具体位置和编号见图2（不含补偿片）。
为了测量板梁在试验荷载下的变形情况，在第1孔、第2孔的跨中截面处每片板梁的梁底布设挠度测点，具体位置见图2。
为了扣除支座变形对测量结果的影响，在两端支座处板梁底板各布设一个挠度测点对支座变形进行观测。
图2应变与挠度测点位置示意图
5.4试验荷载
根据《大跨径混凝土桥梁的试验方法》中的规定，静力试验荷载的效率系数η的取值范围为1.05≥η≥0.8
其中η＝Ｓstat/（Ｓ×（1+μ））
经过计算确定，本次试验共需要2辆三轴载重汽车。
试验前对每辆车都进行配重，并记录下各辆车的实际轴重、总重、轮间距和轴间距，详见表2。
应力分析计算过程中的车辆荷载都是按实际的轴距、轮距和轴重取值的。
表2试验用车辆的参数表
车号
轴重（吨）
轴间距（米）
前轴重
中轴重
后轴重
总重
前-中
中-后
1号车
8.83
17.66
17.66
44.15
3.50
1.30
2号车
9.32
10.21
24.85
44.38
1.95
3.9
合计
18.15
27.87
42.51
88.53
5.5试验工况
静载试验共分为13种试验工况，各工况均采用两辆车加载。
各工况中汽车荷载的位置如下：
工况1：
第1孔跨中截面最大正弯矩中载工况。
顺桥向按跨中截面最大正应力和最大挠度的最不利位置布载，横桥向对称布载。
工况2：
第1孔跨中截面最大正弯矩右偏载工况。
顺桥向布载位置与工况1相同，横桥向为偏右布载。
工况3：
第1孔跨中截面最大正弯矩左偏载工况。
顺桥向布载位置与工况1相同，横桥向为偏左布载。
工况4：
第1孔L/4截面最大正弯矩中载工况。
顺桥向按L/4截面最大正应力和最大挠度的最不利位置布载，横桥向对称布载。
工况5：
第1孔L/4截面最大正弯矩右偏载工况。
顺桥向布载位置与工况4相同，横桥向为偏右布载。
工况6：
第1孔L/4截面最大正弯矩左偏载工况。
顺桥向布载位置与工况4相同，横桥向为偏左布载。
工况7：
第2孔跨中截面最大正弯矩中载工况。
顺桥向按跨中截面最大正应力和最大挠度的最不利位置布载，横桥向对称布载。
工况8：
第2孔跨中截面最大正弯矩右偏载工况。
顺桥向布载位置与工况7相同，横桥向为偏右布载。
工况9：
第2孔跨中截面最大正弯矩左偏载工况。
顺桥向布载位置与工况7相同，横桥向为偏左布载。
工况10：
第2孔L/4截面最大正弯矩中载工况。
顺桥向按L/4截面最大正应力和最大挠度的最不利位置布载，横桥向对称布载。
工况11：
第2孔L/4截面最大正弯矩右偏载工况。
顺桥向布载位置与工况10相同，横桥向为偏右布载。
工况12：
第2孔L/4截面最大正弯矩左偏载工况。
顺桥向布载位置与工况10相同，横桥向为偏左布载。
工况13：
全桥异常变形观察工况。
按正弯矩最不利加载位置布置车列沿全桥慢速行驶。
观察荷载作用下不同部位的混凝土是否出现开裂现象及桥跨结构是否出现异常变形。
各工况车辆加载位置详见图3和图4。
上述各工况中试验荷载对观测截面产生的荷载效应与设计标准活荷载效应的最大值的荷载效率见表3。
表3静载试验荷载效率一览表
工况
控制
指标
试验荷载计算值①
设计荷载计算值②
荷载效率η
⑤=①/②
第一孔L/4截面最大正弯矩工况
L/4弯矩（kN·m）
2503
2454
1.020
第一孔跨中截面最大正弯矩工况
跨中弯矩（kN·m）
3299
3113
1.060
第二孔L/4截面最大正弯矩工况
L/4弯矩（kN·m）
2503
2454
1.020
第二孔跨中截面最大正弯矩工况
跨中弯矩（kN·m）
3299
3113
1.060
注：
该桥全桥设计荷载采用公路II级，汽车荷载效应计算考虑了车道折减系数和冲击系数。
试验荷载效应的计算值和标准活荷载效应的计算值中均未计入偏载的影响。
工况13仅进行观察，不实测数据。
由表3可见，各工况测试截面在试验荷载下的弯矩值均超过设计荷载效应的0.8以上，低于或略高于上限值1.05，符合《大跨径混凝土桥梁的试验方法》的规定，保证了试验的有效性。
图3各工况车辆顺桥向布置示意图
图4各工况加载车辆的横桥向布置
5.6试验的实施过程
2008年6月25日上午，完成了如下各项准备工作：
（1）按应变和位移测点布置方案进行放样。
对应变测点位置进行打磨、找平处理后，粘贴电阻应变片并焊接导线。
在位移测点架设机电百分表，并与应变平衡箱进行导线连接。
（2）根据计算和车辆配重结果，对各工况车辆加载位置划线放样。
（3）进行联机调试，用一辆汽车进行预加载，以检验各测点应变片、机电百分表及应变平衡箱工作的可靠性。
本次静载试验每一工况分两次逐级加载。
在检测过程中，为减少混凝土流变特性对测读结果的影响，各级荷载到位后关闭汽车发动机5分钟以上，待结构变形完全稳定后再测取数据，并将所测的最大挠度和应变与理论计算结果进行比较，确信安全。
若检测过程中发现数据出现异常，立即卸掉加载车辆，以防发生意外事故。
每次卸载后至下一次加载的间隔时间均不少于10分钟。
同一工况按上述加载、卸载程序重复进行测试，直至两次测试结果相对误差不超过5%，该工况测试完成，可以进行下一工况测试。
6动载试验
为了有效地测取结构的动力性能，应将测点布置在一阶、二阶振型中振幅较大的位置。
依据主桥振型图确定，在第1孔、第2孔的L/4处安装加速度传感器。
采用过往两辆加载车辆跑车激振后，测取桥跨结构的振动信号，分析自振频率。
7结果分析
7.1结构检算结果
为了确保计算的准确性，荷载作用下的应力按空间有限元方法计算，采用结构静、动力分析通用程序JFDJ完成计算，内力和应变的计算值具有较高的准确性，为正确地分析试验结果和评估结构状况奠定了基础。
结果详见静载和动载结果分析中的计算值。
7.2静载试验结果
该桥第1、2孔在各工况试验荷载作用下各测点的挠度实测值、计算值对比详见表4，各测点的应变实测值、计算值对比详见表5。
该桥第1、2孔在各工况试验荷载作用下各测点的挠度实测值与计算值对比曲线见图5、图6，各测点的应变实测值与计算值对比详见图7～10。
表4各工况挠度计算值、实测值与校验系数
荷载
工况
测点位置
挠度计算值（mm）①
挠度实测值（mm）
校验系数⑤=④/①
截面
位置
测点
编号
第一次②
第二次③
平均值④
工况1：
第1孔跨中截面最大正弯矩中载工况
跨中
截面
51
3.45
1.63
1.68
1.66
0.480
52
4.05
1.77
1.81
1.79
0.442
53
4.42
0.69
0.69
0.69
0.156
54
4.37
1.07
1.04
1.06
0.241
55
3.91
1.71
1.68
1.70
0.434
校验系数平均值
0.351
工况2：
第1孔跨中截面最大正弯矩右偏载工况
跨中
截面
51
2.45
0.75
0.74
0.75
0.304
52
3.16
1.16
1.15
1.16
0.366
53
4.12
0.57
0.57
0.57
0.138
54
4.98
1.41
1.41
1.41
0.283
55
5.58
2.68
2.68
2.68
0.480
校验系数平均值
0.314
工况3：
第1孔跨中截面最大正弯矩左偏载工况
跨中
截面
51
5.07
2.32
2.30
2.31
0.456
52
4.91
2.13
2.09
2.11
0.430
53
4.40
0.69
0.70
0.70
0.158
54
3.49
0.73
0.75
0.74
0.212
55
2.65
1.15
1.18
1.17
0.440
校验系数平均值
0.339
工况7：
第2孔跨中截面最大正弯矩中载工况
跨中
截面
56
3.45
1.45
1.46
1.46
0.422
5
4.05
1.59
1.45
1.52
0.375
58
4.42
1.51
1.46
1.49
0.336
59
4.37
2.28
2.26
2.27
0.519
60
3.91
1.67
1.57
1.62
0.414
校验系数平均值
0.413
工况8：
第2孔跨中截面最大正弯矩右偏载工况
跨中
截面
56
2.45
0.69
0.69
0.69
0.282
57
3.16
1.05
1.05
1.05
0.332
58
4.12
1.40
1.40
1.40
0.340
59
4.98
2.70
2.71
2.71
0.543
60
5.58
2.54
2.55
2.55
0.456
校验系数平均值
0.391
工况9：
第2孔跨中截面最大正弯矩左偏载工况
跨中
截面
56
5.07
2.50
2.57
2.54
0.500
57
4.91
2.08
2.12
2.10
0.428
58
4.40
1.58
1.62
1.60
0.364
59
3.49
1.61
1.63
1.62
0.464
60
2.65
0.72
0.61
0.67
0.251
校验系数平均值
0.401
表5各工况应变计算值、实测值与校验系数
荷载
工况
测点
应变计算值（με）①
应变实测值（με）
校验系数⑤=④/①
截面
位置
测点
编号
第一次②
第二次③
平均值④
工况1：
第1孔跨中截面最大正弯矩中载工况
跨中
截面
1
48
29
26
28
0.573
2
51
31
32
32
0.618
3
60
31
28
30
0.492
4
66
34
29
32
0.477
5
61
39
34
37
0.598
6
69
40
35
38
0.543
7
68
38
34
36
0.529
8
63
21
15
18
0.286
9
57
34
27
31
0.535
校验系数平均值
0.517
工况2：
第1孔跨中截面最大正弯矩右偏载工况
跨中
截面
1
34
14
13
14
0.397
2
37
18
17
18
0.473
3
42
18
18
18
0.429
4
50
26
26
26
0.520
5
59
38
37
38
0.636
6
64
40
39
40
0.617
7
75
42
42
42
0.560
8
82
30
30
30
0.366
9
87
45
44
45
0.511
校验系数平均值
0.501
工况3：
第1孔跨中截面最大正弯矩左偏载工况
跨中
截面
1
72
38
41
40
0.549
2
74
41
46
44
0.588
3
69
32
39
36
0.514
4
69
38
40
39
0.565
5
66
39
41
40
0.606
6
59
29
31
30
0.508
7
48
21
20
21
0.427
8
41
18
18
18
0.439
9
36
15
16
16
0.431
校验系数平均值
0.514
续表5各工况应变计算值、实测值与校验系数
荷载
工况
测点
应变计算值（με）①
应变实测值（με）
校验系数⑤=④/①
截面
位置
测点
编号
第一次②
第二次③
平均值④
工况4：
第1孔L/4截面最大正弯矩中载工况
L/4
截面
10
26
20
20
20
0.769
11
32
22
22
22
0.688
12
42
27
28
28
0.655
13
49
24
25
25
0.500
14
46
22
21
22
0.467
15
56
30
30
30
0.536
16
56
29
28
29
0.509
17
53
23
22
23
0.425
18
52
24
23
24
0.452
校验系数平均值
0.556
工况5：
第1孔L/4截面最大正弯矩右偏载工况
L/4
截面
10
18
9
9
9
0.500
11
21
11
11
11
0.524
12
25
13
13
13
0.520
13
32
15
15
15
0.469
14
39
18
17
18
0.449
15
41
19
19
19
0.463
16
50
31
31
31
0.620
17
58
33
32
33
0.560
18
67
38
37
38
0.560
校验系数平均值
0.518
工况6：
第1孔L/4截面最大正弯矩左偏载工况
L/4
截面
10
47
31
30
31
0.649
11
53
35
34
35
0.651
12
53
28
28
28
0.528
13
58
27
27
27
0.466
14
59
30
30
30
0.508
15
56
32
31
32
0.563
16
47
25
24
25
0.521
17
43
20
20
20
0.465
18
41
18
17
18
0.427
校验系数平均值
0.531
续表5各工况应变计算值、实测值与校验系数
荷载
工况
测点
应变计算值（με）①
应变实测值（με）
校验系数⑤=④/①
截面
位置
测点
编号
第一次②
第二次③
平均值④
工况7：
第2孔跨中截面最大正弯矩中载工况
跨中
截面
19
48
30
30
30
0.625
20
51
38
38
38
0.745
21
60
36
36
36
0.600
22
66
43
43
43
0.652
23
61
32
32
32
0.525
24
69
39
39
39
0.565
25
68
39
39
39
0.574
26
63
37
37
37
0.587
27
57
36
36
36
0.632
校验系数平均值
0.612
工况8：
第2孔跨中截面最大正弯矩右偏载工况
跨中
截面
19
34
10
19
15
0.426
20
37
14
24
19
0.514
21
42
14
28
21
0.500
22
50
23
35
29
0.580
23
59
21
29
25
0.424
24
64
33
42
38
0.586
25
75
36
43
40
0.527
26
82
53
65
59
0.720
27
87
52
62
57
0.655
校验系数平均值
0.548
工况9：
第2孔跨中截面最大正弯矩左偏载工况
跨中
截面
19
72
44
47
46
0.632
20
74
46
51
49
0.655
21
69
39
38
39
0.558
22
69
42
48
45
0.652
23
66
34
37
36
0.538
24
59
29
30
30
0.500
25
48
21
28
25
0.510
26
41
28
24
26
0.634
27
36
24
25
25
0.681
校验系数平均值
0.596
续表5各工况应变计算值、实测值与校验系数
荷载
工况
测点
应变计算值（με）①
应变实测值（με）
校验系数⑤=④/①
截面
位置
测点
编号
第一次②
第二次③
平均值④
工况10：
第2孔L/4截面最大正弯矩中载工况
L/4
截面
28
26
11
11
11
0.423
29
32
12
12
12
0.375
30
42
14
14
14
0.333
31
49
16
16
16
0.327
32
46
19
19
19
0.413
33
56
20
20
20
0.357
34
56
21
21
21
0.375
35
53
24
24
24
0.453
36
52
29
29
29
0.558
校验系数平均值
0.402
工况11：
第2孔L/4截面最大正弯矩右偏载工况
L/4
截面
28
18
11
11
11
0.611
29
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