文明桥荷载试验方案Word下载.docx
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3.中华人民共和国交通部部标准《公路桥涵设计通用规范》JTGD60-2004
4.中华人民共和国交通部部标准《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTGD62-2004
5.中华人民共和国行业标准《公路桥涵养护规范》JTGH11-2004
6.中华人民共和国国家标准《建筑结构检测技术标准》GB/T50344-2004
7.浙江省交通厅质量监督站《关于规范桥梁荷载及试桩试验行为的通知》（浙交监[1999]231号）
8.《文明桥施工图设计》2008年7月浙江交通勘察设计有限公司
四．桥梁外观病害检查
依据交通部《公路桥涵养护规范》（JTGH11-2004）及《公路桥梁定期检查技术》（交通部公路所），对桥梁进行外观病害检查打分，其目的是对桥梁结构的外观损坏状况，有一个初步和基本的了解，并根据桥梁损坏状况打分、评定类别，为下一步桥梁结构材料检测提供依据。
1、检查依据：
《公路桥涵养护规范》JTGH11-2004
2、检测内容：
在试验前对桥梁结构的现有状况进行调查，可全面地了解结构初始状态，以便于编制切实可行的试验方案，同时达到合理评价试验测试结果、正确解释试验现象的目的。
主要内容包括：
（一）线形测量，主要是主桥桥面八分点标高；
（二）结构各部件几何尺寸和主要构件的细部尺寸；
（三）结构表面损缺情况以及构件变形情况。
检测评定的范围包括可及主要部位的桥面系、桥跨结构和下部结构。
（1）桥面系构造检查有如下内容：
桥面铺装层横坡是否顺适，有无严重坑槽、波浪、桥头跳车，防水层漏水；
伸缩缝是否有异常变形、破损、脱落、漏水，是否造成明显跳车；
护栏有无撞坏、断裂、错位、缺件、剥落、锈蚀等；
桥面排水是否顺畅，泄水管是否完好、畅通桥头排水沟功能是否完好，锥坡有无冲蚀、塌陷；
桥上交通信号、标志、标线、照明设施有无腐蚀、老化、失效需要更换，是否适用；
桥上的路用通信、供电线路及设备是否完好；
（2）桥跨结构检查项目有：
主桥、下弦杆、竖杆及其各部的连接、空心板端头、底面是否损坏；
板式结构引桥的跨中、支点及变截面处混凝土是否开裂、缺损和出现钢筋锈蚀；
混凝土有无裂缝、渗水、表面风化、剥落、露筋和钢筋锈蚀，有无活性骨料硅碱反应引起的整体龟裂现象；
混凝土表面有无严重碳化；
预应力钢束锚固区段混凝土有无开裂，沿预应力筋的混凝土表面有无纵向裂缝；
横向联结构件是否开裂，连接钢板的焊缝有无锈蚀、断裂、变梁有无横移或向外倾斜。
（3）支座检查
支座组件是否完好、清洁，有无断裂、错位、脱空；
活动支座是否灵活，实际位移量是否正常，固定支座的锚销是否完好；
支座垫石是否有裂缝；
橡胶支座是否老化、开裂，有无过大的剪切变形或压缩变形，各夹层钢板之间的橡胶层外凸是否均匀；
（4）墩台和基础的检测项目包括：
墩台和基础有无滑动、倾斜、下沉；
台背填土有无沉降或挤压隆起；
混凝土墩台及帽梁有无风化、腐蚀、开裂、剥落和露筋；
墩台顶面是否清洁，有无泥土杂物堆积、滋生草木，伸缩缝处是否漏水；
基础以下是否发生不许可的冲刷或淘空现象，桩顶段在水位涨落干湿交替变化处有无冲刷磨损、颈缩、露筋，有无环状冻裂，有无受到污水、生物的腐蚀。
其它未及之处从按照《公路桥涵养护规范》执行。
五．桥梁荷载试验
在对桥梁进行了外观病害检查之后，根据检查结果，对主桥进行桥梁荷载试验。
其目的是通过对桥梁按设计荷载直接加载，测试桥梁在最不利荷载作用下的实际响应，以进一步分析和了解桥梁的工作状态，从而判断桥梁结构的实际承载能力。
静载试验则根据不同桥型、不同设计荷载，按等效原则设计不同的加载工况，通过对桥梁实际加载，检测桥梁最不利截面的变形和受力状态，从而推断桥梁结构在荷载作用下的实际工作状态和使用承载能力。
通过动载试验可测定桥梁结构动力特性参数和在动力荷载作用下的强迫振动响应，确定桥梁在车辆荷载作用下的动力效应及使用条件。
（一）静载试验
1.静载试验工作内容：
本桥静载试验选择主桥来进行，主要测试内容如下：
（1）控制截面混凝土的应变值；
（2）控制截面的挠度；
（3）加载试验过程中裂缝开展情况。
2.测试截面的测点布置
先对该桥的上部结构进行了细致的理论分析和计算，确定将跨中截面、L/4截面和拱脚截面作为应变实测点或挠度实测点。
测试断面及测点布置见附图1～图2。
3.试验荷载
静力试验荷载拟采用6辆重30吨的双后轴载重汽车充当加载车，加载车前轴平均重60KN，两后轴平均重120KN，左右轮中心距离为1.80m。
就某一加载试验项目而言，其所需加载车辆的数量，将根据设计标准活荷载产生的该加载试验项目对应的控制截面内力或变位等的最不利效应值，按下式所确定的原则等效换算而得。
式中：
——静力试验荷载效率；
——试验荷载作用下，某一加载试验项目对应的控制截面内力或变位等的最大计算效应值；
——设计标准活载不计冲击荷载作用时产生的该加载试验项目对应的控制截面内力或变位等的最不利计算效应值；
——设计计算取用的冲击系数。
4.试验工况及加载位置
与静载试验内容对应，纵桥向按最不利位置布载；
相应的横桥向有两种工况（中载、偏载），偏载主要是为了寻求横向分布的最不利状态，静载试验设7个工况：
1）工况Ⅰ：
中载作用下跨中截面处最大正弯矩和挠度；
中载作用下下弦杆跨中截面处最大正弯矩；
共需4辆加载车；
2）工况Ⅱ：
偏载作用下跨中截面处最大正弯矩和挠度；
偏载作用下下弦杆跨中截面处最大正弯矩；
3）工况Ⅲ：
中载作用下下弦杆L/4截面处最大正弯矩和挠度；
中载作用下L/4截面处最大正弯矩；
4）工况Ⅳ：
偏载作用下下弦杆L/4截面处最大正弯矩和挠度；
偏载作用下上弦拱L/4截面处最大正弯矩；
5）工况Ⅴ：
中载作用下下弦杆L/4截面处最不利负弯矩和挠度；
中载作用下L/4截面处最大负弯矩；
共需4辆加载车
6）工况Ⅵ：
偏载作用下下弦杆L/4截面处最不利负弯矩和挠度；
偏载作用下L/4截面处最大负弯矩；
共需4辆加载车。
7）工况Ⅶ：
中载作用下拱脚截面处最大轴力；
跨中竖杆最大轴力；
共需6辆加载车。
在静载试验期间尚对裂缝情况进行观测。
加载位置和加载车数量应根据以下原则确定：
1）用尽可能少的加载车辆达到最合适的试验荷载效率；
2）在满足荷载效率及达到试验目的的情况下，尽量简化加载工况；
3）前后加载工况应互相兼顾，加载车辆合理调配。
为了防止试验期间对结构造成损伤，就某一加载试验工况，其静载试验分为三级加载，并逐级卸载。
加载方式为单级逐级加到最大荷载，然后逐级卸载至零荷载。
加载车布置见附图3~6（纵向布置图和横向布置图），试验加载车辆如下图5-1所示。
加载车试验前需称重，总重误差不得超过±
1吨。
图5-1加载车辆示意（尺寸单位：
5.计算模型及数据
1）采用MADIS2006进行计算，计算模型如下图5-2所示：
图5-2计算模型
2）本桥静载试验荷载效率见下表5-1～表5-3：
主桥各工况静载加载效率表5-1
工况名称
实际汽车
加载内力
kN·
m（kN）
理论荷载内力kN·
荷载
效率
工况一
上弦拱L/2断面最大正弯矩（中载）
228.28
225.56
1.01
下弦杆L/2断面最大正弯矩（中载）
1520.69
1534.15
0.99
工况二
上弦拱L/2断面最大正弯矩（偏载）
246.52
242.01
1.02
下弦杆L/2断面最大正弯矩（偏载）
1621.23
1651.42
0.98
工况三
上弦拱L/4断面最大正弯矩（中载）
313.35
304.88
1.03
下弦杆L/4断面最大正弯矩（中载）
2311.35
2301.51
1.00
工况四
上弦拱L/4断面最大正弯矩（偏载）
336.12
322.73
1.04
下弦杆L/4断面最大正弯矩（偏载）
2486.58
2446.66
工况五
上弦拱约L/4断面最不利负弯矩（中载）
-186.72
-221.36
0.84
下弦杆约L/4断面最不利负弯矩（中载）
-1128.18
-1328.8
0.85
工况六
上弦拱约L/4断面最不利负弯矩（偏载）
-189.96
-235.59
0.81
下弦杆约L/4断面最不利负弯矩（偏载）
-1145.11
-1410.02
工况七
拱脚截面最大轴力（中载）
-1185.62
-1272.84
0.93
跨中竖杆最大轴力（中载）
63.83
74.53
0.86
主桥各工况静载分级加载效率表5-2
分级加载车辆数
内力kN（kN·
m）
分级加载内力
设计荷载内力
加载效率
上弦拱跨中断面最大正弯矩（中载）
2
112.71
0.50
3
205.8
0.91
4
下弦杆跨中截面最大正弯矩（中载）
746.54
0.49
1374.19
0.90
上弦拱跨中断面最大正弯矩（偏载）
123.66
0.51
218.11
0.90
1.02
下弦杆跨中最大正弯矩（偏载）
817.26
0.49
1434.68
0.87
0.98
156.36
273
1.03
1150.62
2028.26
0.88
2311.36
1.00
168.01
0.52
289.47
1.04
1240.68
2155.5
上弦拱L/4断面最大负弯矩（中载）
-88.64
0.40
-158.83
0.72
0.84
下弦杆L/4断面最大负弯矩（中载）
-535.89
-954.37
0.85
上弦拱L/4断面最大负弯矩（偏载）
-88.73
0.38
-161.66
0.69
0.81
下弦杆L/4断面最大负弯矩（偏载）
-535.59
-969.94
上弦拱拱脚断面最大轴力（中载）
-428.82
0.34
-793.57
0.62
6
0.93
21.6
0.29
40.1
0.54
0.86
主桥下弦杆挠度工况分级加载效率表5-3
工况
逐级加载车辆数
挠度mm（中载）
挠度mm（偏载）
分级加载计算挠度（mm）
设计荷载挠度（mm）
加载
工况一、二
-1.22
-6.09
0.45
-1.29
-6.52
0.46
-4.95
0.82
-5.29
-5.55
-6.02
0.92
工况三、四
-4.87
-10.31
0.47
-5.19
-10.98
-8.35
-8.81
0.80
-9.75
0.95
-10.38
工况五、六
2.48
6.52
2.5
6.87
0.39
4.33
4.41
0.67
5.18
5.27
0.79
注：
分级加载时，加载车加载顺序及位置见附图3~6，卸载时按照后上的车先下的原则进行。
静载试验荷载效率满足《大跨径混凝土桥梁的试验方法》有关静载试验荷载效率0.8≤η＜1.05规定,同时主要测试工况也符合浙江省交通厅质量监督站《关于规范桥梁荷载及试桩试验行为的通知》（浙交监[1999]231号）中关于桥梁静载试验荷载效率为0.9≤η＜1.05的规定。
6.主要测试仪器
截面应变采用502胶液粘贴3×
60的混凝土电阻应变片；
变形采用精密水准仪进行测试。
信息采集使用静态应变测量仪DH3815，通过电脑自动记录。
应变片的引线接入60测点的接线箱，通过电脑完成扫描、调平、记录。
7．试验过程
首先依测点位置实施打磨找平，清洗干净，再粘贴应变片，并作防潮处理，焊接电线，接线；
将所有测点编号接入测试仪。
为了排除测试过程中大气温度变化带来的影响，每一断面设置处于同一温度场而不受加载影响的补偿应变片，一并接入测试仪。
接线联机后，进行试调工作，检查各测试元件是否处于良好的工作状态，正常后开始进行预压，进一步检查测试元件是否处于良好的工作状态。
试验中为尽可能减少混凝土徐变特性的影响，采用加载到位后，关闭汽车发动机，持续5分钟以上，待数据完全稳定之后再进行记录；
卸载后10分钟以上，再进行一次重复加载，以便使结构恢复弹性变形，消除塑性残余变形。
对于老桥的静载试验应分级加载，以确保结构安全。
分级加载通常根据现场试验条件确定，本桥静载试验将分三级加载，并逐级卸载。
为使静载试验获取可靠的数据，每一个工况加载将重复三次，若前两次读数基本相同时，亦可不重复第三次。
8．静载试验规则
（1）静力试验原则上应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—荷载阶段。
同一级荷载内，若结构变位较大的测点最后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。
（3）全部测点在正式加载试验前均应进行零级荷载读数，以后每次加载或卸载后应即读数一次，并在结构变位达到相对稳定后，进入下—级荷载之前再读数一次。
只有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：
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；
控制测点变位（挠度）超过规范允许值时；
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。
（二）动载试验
1.测试原理
根据国内外当前的动测发展水平，目前在实桥上进行动力试验，只有频率的测试能够达到很高精度（约3%）。
依据实测频率对桥梁的现状作出评估是一条途径，可通过动载试验，利用动力特性的变化规律，来了解结构刚度和质量的变化。
桥梁动力特性测试主要有两种方法：
（1）人工激励测试法；
（2）环境随机振动测试法。
实际工程中采用桥面跳车、跑车的人工激励方式，用仪器记录结构自由振动的频率传递函数，并由此识别出模态参数，包括频率、阻尼比。
而环境随机振动测试法近来广为应用，它利用传感器及数据采集系统测读并记录风载、交通荷载及其它环境激励引起的振动，进而借助现代随机振动理论的数据处理方法（如谱分析法）来分析得到结构频率、振型及阻尼比等模态参数。
本桥动力试验这两种方法均采用。
2.测试内容
自振频率、阻尼比等。
3．测点布置
主桥模态测试纵向布置7个测点，横向布置1个测点，共7个测点，测点布置见图5-3。
图5-3主桥模态测试纵向布置图（单位：
主桥动应变测点选择跨中下弦杆截面作为振动测试截面，测点布置在下弦杆中下部，用502快干胶粘结牢靠，测试桥跨结构在行车动荷载作用下的动态应变增大效应。
4．加载测试程序
试验荷载采用静载试验的加载重车两辆。
分别以30、40、50km/h的速度均匀行驶，使桥梁产生不同的激振，反复采集信息，寻找车速与桥梁振动的直接关系。
采用跳车激振无法掌握车速与桥梁振动的直接关系，且对车辆损害较大，又远离日常使用状态，现已较少使用。
动载试验试验工况初拟如下：
工况Ⅰ：
无障碍行车，汽车以30km/h匀速通过
工况Ⅱ：
无障碍行车，汽车以40km/h匀速通过
工况Ⅲ：
无障碍行车，汽车以50km/h匀速通过
本桥动载试验理论计算，采用MIDAS2006程序进行计算。
计算结果如下所示：
主梁前八阶自振频率（单位：
Hz）表5-4
阶次.
周期（s）
频率（Hz）
振型特点
1
0.697
1.435
桥面竖弯
0.624
1.602
上弦拱横向弯曲
0.669
1.599
0.438
2.282
桥面和上弦拱扭转
5
0.413
2.420
0.327
3.061
上弦拱扭转
7
0.313
3.192
8
0.305
3.281
主桥一阶振型见图5-4所示，频率1.438Hz。
图5-4主桥一阶振型图（竖向）
主桥二阶振型见图5-5所示，频率1.602Hz。
图5-5主桥二阶振型图（横向）
主桥三阶振型见图5-6所示，频率1.669Hz。
图5-6主桥三阶振型图（横向）
主桥四阶振型见图5-7所示，频率2.282Hz。
图5-7主桥四阶振型图（扭转）
主桥五阶振型见图5-8所示，频率2.421Hz。
图5-8主桥五阶振型图（竖向）
主桥六阶振型见图5-9所示，频率3.061Hz。
图5-9主桥六阶振型图（扭转）
主桥七阶振型见图5-10所示，频率3.192Hz。
图5-10主桥七阶振型图（扭转）
主桥八阶振型见图5-11所示，频率3.281Hz。
图5-11主桥八阶振型图（扭转）
5．试验过程
静载试验结束后，重新调整、安装动态仪器及设备。
车辆居中行驶，行进至试验段以前将车速调准到要求值匀速通过。
为了减少混凝土流变特性的影响，并使上次的振动恢复，间隔10分钟进行下一个工况，以确定其可靠性。
动载试验一般采用无障碍行车试验。
即在桥面无任何障碍的情况下，用一辆载重汽车（总重约30吨）按对称情形，分别以30km/h、40km/h和50km/h的速度驶过桥，测定桥跨结构在行车车辆荷载作用下的动力反应。
（三）科研内容：
桥梁损伤识别测试
本项内容主要针对《系杆拱桥病害机理和加固方法研究》课题的研究计划，进行相关的静、动力测试，为桥梁损伤识别方法的研究提供数据支持。
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