田辛庄互通式立交桥试验方案.docx

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田辛庄互通式立交桥试验方案

田辛庄互通式立交桥

荷载试验方案

河北工业大学

2011.11

一、工程概述

田辛庄互通式立交桥，属于津宁高速公路一期工程，位于天津市。

测试桥跨为40+40+40m的连续小箱梁桥。

桥梁设计荷载等级为公路-Ⅰ。

桥面宽度为19.56m，该桥主跨跨中横断面如图1所示，单位：

m。

图1主跨跨中横断面图

主梁采用C50混凝土，其弹性模量E=34.5GPa。

预应力钢筋选用高强度低松弛钢绞线，其标准强度为1860MPa，弹性模量Ey=1.95×105MPa。

二、试验目的

为研究田辛庄互通式立交桥在汽车荷载作用下的实际工作状态（包括正常使用极限状态及承载能力极限状态下的应力和变形），并对结构的可靠性做出科学的评价，现根据连续梁桥的受力特点和工作特性，对该桥分别进行静载试验和动载试验，为竣工验收提供技术支撑。

三、试验依据

1.中华人民共和国行业标准，城市桥梁设计荷载标准（CJJ77-98）,1988年，北京。

2.中华人民共和国行业标准，公路工程技术规范（JTGB01－2003）。

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（D62-2004）。

4.交通部公路科学研究所等，大跨径混凝土桥梁的试验方法。

5.天津市市政工程设计研究院，津宁高速公路一期工程施工图，2009.03。

四、试验内容

结合田辛庄互通式立交桥的实际情况，确定本次试验测试内容如下：

1.不同工况下，箱梁控制截面的最大应变（应力）及沿梁高的变化情况；

2.不同工况下，箱梁控制截面的挠度及挠度变化曲线；

3.不同工况下，箱梁控制截面挠度横向分布；

4.不同工况下，箱梁控制截面的裂缝开展情况；

5.桥梁在动荷载作用下的动力性能分析；

五、试验用仪器与设备

本次检测桥梁挠度和水平位移的仪器为激光测距仪、百分表；

测量拱桥各个控制截面的应变的仪器有DH3819静态应变测试系统、IBM便携式电脑用于接收并存储DH3819静态应变测试系统所得的数据。

用于桥梁动载性能测试的仪器是DH5938数据采集系统和用于相应动测参数与振动曲线采集的IBM便携式电脑。

进行裂缝观测的仪器有放大镜、读数显微镜。

应变传感器50个（含备用），激光测距仪10个，百分表15个；照像机1部。

六、具体试验方案

1.静载试验

1）公路-Ⅰ级标准荷载及试验加载车辆的确定：

根据规范，车道荷载的均布荷载标准值qk=10.5kN/m，所加集中荷载P为280kN。

根据相应的测试项目及计算分析结果确定需要35t载重加载车6辆。

车辆荷载纵向布置如图2所示。

图235t车辆纵向排列

2）试验工况：

静载试验共有4个工况，分别为：

工况Ⅰ：

主桥边跨跨中正弯矩控制截面对称加载。

目的是为了使该截面承受最大正弯矩，最终施加5辆车，试验荷载的加载过程如图3～图6所示，单位：

m。

试验荷载分2级加载，2级卸载。

加载过程中密切注意各控制点的应变、位移和裂缝开展情况，如遇异常情况应立即终止加载。

图3工况Ⅰ-0

图4工况Ⅰ-1

图5工况Ⅰ-2

图6工况Ⅰ-4

工况Ⅱ：

该测试联的中跨跨中正弯矩控制截面对称加载。

目的是为了使该截面承受最大正弯矩，最终施加5辆车，试验荷载的加载过程如图7～图10所示，单位：

m。

试验荷载分2级加载，2级卸载。

加载过程中密切注意各控制点的应变、位移和裂缝开展情况，如遇异常情况应立即终止加载。

图7工况Ⅱ-0

图8工况Ⅱ-1

图9工况Ⅱ-2

图10工况Ⅱ-4

工况Ⅲ：

主梁中跨左支点处负弯矩控制截面加载，加载目的是为了使该截面承受最大负弯矩，最终施加6辆车，试验荷载的加载过程布置如图11～图14所示。

车辆荷载分3级加载，2次卸载。

加载过程中密切注意各控制点的应变、位移和裂缝开展情况，如遇异常情况立即终止加载。

图11工况Ⅲ-0

图12工况Ⅲ-2

图13工况Ⅲ-3

图14工况Ⅲ-5

工况Ⅳ：

该测试联的中跨正弯矩控制截面偏心加载。

加载目的是为了使该截面承受最不利偏心荷载以检验结构的空间受力性能，最终施加2辆车，加载布置如图15。

分一次性加载和一次性卸载，加载过程中密切注意各控制点的应变、位移和裂缝开展情况，如遇异常情况应立即终止加载。

图15工况Ⅳ的加载图示

3）测点布置：

控制截面挠度、应变测点布置分别见图16和图17所示（单位：

m）。

图16控制截面挠度测点布置

图17弯矩控制截面的应变测点布置

4）静载试验效率系数：

表1静载试验荷载效率系数

项目

边跨跨中正弯矩控制截面

最大正弯矩（kN·m）

中跨跨中弯矩控制截面

最大正弯矩（kN·m）

负弯矩控制截面

最大负弯矩（kN·m）

公路-Ⅰ级设计值

11300

9330

－8720

试验值

11400

9320

－7450

效率系数

1.009

0.999

0.854

2.动载试验

1）动载试验的意义

桥梁结构的自振特性是指桥梁结构各阶振动的频率、振型及阻尼比。

进行力学分析时可以当作弹性连续结构的桥梁，理论上可以有无穷多阶振型，但是有实际意义的只是若干阶振动。

自振特性是结构本身特性的一种反映，它取决于结构本身的材料特性及结构的刚度、质量以及它们的分布。

当这些影响结构自振特性的因素发生变化时，结构的自振特性也会随之发生变化。

在进行结构分析和工程设计时经常遇到的问题是根据结构的尺寸以及各部分的刚度、质量来分析结构的自振特性，因为这是对结构进行动力分析的前提。

在进行振动分析研究时，结构的振动频率和振型可以用计算的方法求得，但是计算时所用的简化图式有时不能精确反映实际结构的特性，而要求用测试的方法来获得结构的自振特性。

桥梁结构的动力荷载试验是研究桥梁结构的自振特性和车辆动力荷载与桥梁结构的联合振动特性。

这些测试结果数据是判断桥梁结构运营状况和承载特性的重要指标。

桥跨结构某振型的振动周期（或频率）与结构的刚度有着确定关系。

桥梁结构动力反应的试验测定，主要是测定结构在动力荷载作用下的反应，即结构在动荷载作用下的强迫振动的特性，试验时一般利用汽车以不同的速度通过桥跨而引起的振动来测定桥梁的自振特性。

2）测试方法

将DH105型加速度传感器布置于中跨跨中位置（如图18），竖桥向布置，记录桥梁在动力荷载作用下的时程信号。

图18DH105型加速度传感器布置图

3）试验内容

跑车和跳车测试该桥的自振频率。

七、测试前的准备工作

1.测设现场的准备

1）根据现场地形由测试人员和现场工作人员共同选好测试跨。

测试联选择两跨，但必须是一个边孔，一个中跨，一联的左、右端不限。

2）在挠度测点下搭设人行脚手架（即边孔跨中截面，中孔跨中截面和边孔的左、右支点截面）脚手架为测试人员工作和读数使用要求稳妥牢固。

脚手架顶面距梁底为1.6米。

长度除跨中截面脚手架应探出两侧边梁以外各一米，其余脚手架长度在测点范围内即可。

3）搭设测设仪挠度支架，在每一挠度测点下设仪器支架一个其支架顶面距梁底30厘米。

仪器支架可用圆管或角钢焊成三角架底部埋入土中至少50厘米，支架必须坚固可靠在轻度碰撞和风力作用下不能晃动。

仪器支架和脚手架必须分开互不影响，但又不能距离太远，以能够肉眼观测读数显微镜为准。

如果有升降车，可以避免搭设大量脚手架。

更方便测试工作。

4）准备1～2个高凳（梯子），以观测裂缝，高凳高度以支开高凳后顶面距梁翼缘1.2米为准。

5）为了防止温度和风对测试精度的影响和夜间值班保证仪器和接线不受损伤。

桥下设2米×4米的帆布工作棚，在工作棚内设办公桌两张和若干工作凳。

2.测试准备工作

1）仪器的准备、检查与调试，保证试验期间仪器正常工作，测试数据的准确。

2）指导现场人员，完成现场的准备工作

3）组织现场测试人员培训，保证测读数据准确不出差错

4）现场的仪器安装和调试，并进行预测试

5）测试记录表格的绘制及测试后记录表格的汇总与整理。

八、测试结果分析

1.挠度测试结果与理论计算分析

2.应变测试结果与理论计算分析

3.动态测试结果分析

九、提交测试报告