巴东长江公路大桥静动力试验技术方案斜拉文档格式.docx
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2试验目的和依据
2.1试验目的
(1)了解桥跨结构的实际工作状态,检验结构的整体受力性能;
(2)检验桥跨结构的设计与施工质量,确定工程的可靠性,为该桥顺利的投入运营提供可靠依据;
(3)积累试验资料,一方面为该桥的长期监控提供完整的初始状态信息,另一方面也为同类桥梁的设计、施工提供参考资料;
(4)开展科学研究,探讨斜拉桥的受力特点,建立准确的力学模式,完善斜拉桥设计计算的基本理论。
2.2试验依据
(1)中华人民共和国交通部标准:
《公路桥涵设计通用规范》(JTJ021-89)
(2)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》(JTJ023-89)
(3)中华人民共和国交通部标准:
《公路斜拉桥设计规范》(试行)(JTJ027-96)
(4)中华人民共和国交通部标准:
《公路工程技术标准》(JTJ001-97)
(5)“铁组”YC4-4/1978科研专题:
《大跨径混凝土桥梁的试验方法》(1985)
(6)湖北省交通规划设计院:
《巴东长江公路大桥施工设计图》(2001.3)
3试验内容
为了对新建桥梁的质量进行鉴定,通过一定的试验手段,对桥梁的主要质量指标(如混凝土质量、钢材焊接质量、检验荷载作用下桥梁的最大挠度或挠曲线、控制截面上的应力等)进行测试,根据已测得的这些基本数据,对新建桥梁的质量进行评定。
这种试验可以用来检验设计理论以及施工质量,为即将投入使用的桥梁的运营、养护提供依据。
桥梁荷载试验一般可分为静载试验和动载试验。
所谓静载试验就是将静止的荷载作用在桥梁上的指定位置,然后对桥梁结构的静力位移、静力应变、裂缝等参量进行测试,从而对桥梁结构在荷载作用下的工作性能及使用能力做出评价;
动载试验则是利用某种激振方法激起桥梁结构的振动,然后测定其固有频率、阻尼比、振型、动力冲击系数、行车响应等参量,从而判断桥梁结构的整体刚度和行车性能。
目前桥梁结构动载试验主要包括两方面内容:
一是测量在移动车辆荷载作用下桥梁指定断面上的动应变或指定点上的动挠度;
二是测量桥梁结构的自振特性和动力响应。
据此,巴东长江公路大桥成桥荷载试验分为以下四部分:
(1)主桥静载试验
(2)主桥动载试验
(3)引桥静载试验
(4)引桥动载试验
4.主桥静载试验
静载试验主要是通过测量桥梁结构在静力荷载作用下各控制截面的应力及结构变形,从而确定桥梁结构实际工作状态,这是检验桥梁的结构性能及工作状态最直接、最有效的方法。
4.1静载试验基本原则
静载试验拟采用三轴载重汽车加载,根据各控制截面加载效率系数控制在0.8-0.9以及满足试验要求下尽可能减少加载用车数量的原则,拟采用单车重280KN的车辆加载,其轴重、轴距及平面布置如图4-1所示。
图4-1加载汽车轴重、轴距及平面图(单位:
m)
试验中各工况下所需要的加载车辆数,将根据设计标准活载(汽-超20级)产生的该工况下的最不利效应值按等效原则换算而得。
根据《大跨径混凝土桥梁试验方法》中的规定,静载试验荷载一方面应保证结构的安全性,另一方面又应能充分暴露结构的承载能力,一般:
式中:
——静载试验荷载效率系数;
——试验荷载作用下,检测部位荷载效应的计算值;
——设计标准荷载作用下,检测部位荷载效应的计算值;
——设计取用的动力系数。
4.2主桥各测试断面静载试验荷载效率系数
主桥各测试断面如图4-2所示:
图4-2加载控制截面位置及编号图(单位:
cm)
各断面的静载试验荷载效率系数见表4-1:
表4-1主桥各测试断面静载试验荷载效率系数
截面号
A-A
B-B
C-C
D-D
E-E
标准活载弯矩(KN.m)
-38129
19503
8781
14570
24135
试验荷载弯矩(KN.m)
-31670
16870
7704
11860
21220
荷载效率系数
0.831
0.865
0.877
0.814
0.879
4.3测试断面及测点布置
4.3.1测试断面的确定
根据该桥的结构特点,拟定加载控制截面如下:
(1)388m主跨跨中截面;
(2)主塔0号块无索区中间截面;
(3)130m次边跨跨内最大弯矩截面;
(4)辅助墩墩顶处主梁截面;
(5)主跨跨中区格板的板跨中和支座截面;
(6)与主跨跨中区格板相邻两横梁的跨中截面。
由于该桥跨结构具有对称性,故在7#塔侧只取两个断面(F-F和G-G)作为测试校核断面。
各控制断面的位置和编号如图4-2所示。
4.3.2应变测点布置
(1)A截面是辅助墩墩顶处主梁截面,在试验中该截面承受的是负弯矩,截面上缘受拉,下缘受压,其具体的应变测点布置如图4-3所示:
图4-3A截面应变测点布置图(单位:
(2)B~G断面均为标准断面,在试验中这些截面都是承受正弯矩,截面上缘受压,下缘受拉,其具体的应变测点布置如图4-4所示:
图4-4B、C、D、E、F和G截面应变测点布置图(单位:
(3)6#和7#主塔的塔柱上均布置1个应变测试断面,其位置及应变测点的布置如图4-5所示
图4-5塔柱测试断面及其应变测点布置图(单位:
(4)测试的区格板、横隔板的位置及其上应变测点的布置如图4-6所示:
图4-6区格板和横隔板上应变测点布置图(单位:
4.3.3位移测点布置
(1)在边跨跨中、次边跨跨内4分点、主跨跨内4分点及支座处的上下游对称布置桥面挠度测点共34个,如图4-7所示。
(2)在各主塔塔顶布置塔顶顺桥向偏位测点2个,在桥面位置处的塔柱的一侧布置转角测点2个(上下游各一个)。
(3)在主塔下塔柱和辅助墩上各布置测点两个(上下游各一个),用以观测塔、墩的沉降。
(4)在4#桥墩和9#桥台的主梁端部设置梁端水平位移测点,以观测伸缩缝的变形。
图4-7桥面挠度测点布置图(单位:
4.3.4温度测点布置
温度场测试包括塔、梁、索和大气四部分。
塔的温度测试截面选在应变测试断面I-I,见图4-5;
主梁的温度测试断面选在应变测试断面B-B和E-E,见图4-2;
对于索表面温度的测试,可任选一个塔,按索长选取长、中、短三种规格的斜拉索,上下游对称的选取12根进行测量。
4.3.5索力测试
在开始正式加载前和全部试验完毕后测量全桥索力一次。
在中间工况加载时,测量加载部位附近3~5对索的索力。
4.4加载工况、测试内容和加载布置
4.4.1工况1
(1)工况描述:
5#辅助墩墩顶处的主梁截面(A-A)两侧加载(16辆),使该主梁截面承受的负弯矩达到最大并使辅助墩承受不利的竖向荷载。
(2)测试内容:
加载前后主梁各挠度测试点的挠度、塔顶位移、塔柱转角、墩(塔)沉降、塔柱测试截面应变、主梁控制截面(A-A)的应变和控制索的索力。
(3)加载布置:
工况1的加载布置图如图4-8所示。
图4-8工况1加载布置图(单位:
4.4.2工况2
6#塔侧130m次边跨跨内中心加载(8辆),使次边跨主梁截面(B-B)正弯矩达到最大。
加载前后主梁各挠度测试点的挠度、塔顶位移、塔柱转角、墩(塔)沉降、塔柱测试截面应变、主梁控制截面(B-B)的应变和控制索的索力。
工况2的加载布置图如图4-9所示。
图4-9工况2加载布置图(单位:
4.4.3工况3
6#塔侧130m次边跨跨内偏心加载(6辆),使次边跨主梁截面(B-B)处于不利的偏心受力状态,以检验该次边跨的偏心受力情况。
工况3的加载布置图如图4-10所示。
图4-10工况3加载布置图(单位:
4.4.4工况4
6#主塔0号块无索区中心截面(C-C)中心加载(6辆),使该主梁截面弯矩达到最大。
加载前后主梁各挠度测试点的挠度、塔顶位移、塔柱转角、墩(塔)沉降、塔柱测试截面应变、主梁控制截面(C-C)的应变和控制索的索力。
(3)加载布置:
工况4的加载布置图如图4-11所示。
图4-11工况4加载布置图(单位:
4.4.5工况5
6#主塔0号块无索区中心截面(C-C)偏心加载(4辆),使该主梁截面处于不利的偏心受力状态,以检验该无索区主梁的偏心受力情况。
加载前后主梁各挠度测试点的挠度、塔顶位移、塔柱转角、墩(塔)沉降、塔柱测试截面应变、控制截面(C-C)的应变和控制索的索力。
工况5的加载布置图如图4-12所示。
图4-12工况5加载布置图(单位:
4.4.6工况6
(1)工况描述:
388m主跨6#主塔侧四分点(D-D)截面中心加载(6辆),使得该截面弯矩达到最大值。
(2)测试内容:
加载前后主梁各挠度测试点的挠度、塔顶位移、塔柱转角、墩(塔)沉降、塔柱测试截面应变、主梁控制截面(D-D)的应变和控制索的索力。
工况6的加载布置图如图4-13所示。
图4-13工况6加载布置图(单位:
4.4.7工况7
388m主跨6#主塔侧四分点(D-D)截面偏心加载(4辆),使该截面处于不利的偏心受力状态,以检测主梁的偏心受力情况。
工况7的加载布置图如图4-14所示。
图4-14工况7加载布置图(单位:
4.4.8工况8
388m主跨跨中(E-E)截面中心加载(8辆),使得该截面弯矩达到最大值;
同时将一排载重汽车的重轴布置于横隔板位置处,以使得横隔板处于不利的受力状态。
加载前后主梁各挠度测试点的挠度、塔顶位移、塔柱转角、墩(塔)沉降、塔柱测试截面应变、主梁控制截面(E-E)的应变、测试横隔板的应变、测试区格板的应变和控制索的索力。
工况8的加载布置图如图4-15所示。
图4-15工况8加载布置图(单位:
4.4.9工况9
388m主跨跨中(E-E)截面偏心加载(6辆),使得该截面处于不利的偏心受力状态,以检验主梁的偏心受力情况;
工况9的加载布置图如图4-16所示。
图4-16工况9加载布置图(单位:
4.4.10工况10
388m主跨7#主塔侧四分