检测报告动静载.docx

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检测报告动静载

报告编号：

检测报告

工程名称:

工程地址:

委托单位:

检测项目:

桥梁静动载试验

XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

XX年XX月·

XXXXX静动载试验报告

批准：

审核：

校核：

编写：

主要检测人员：

本报告无本单位检测报告专用章无效。

复制本报告而未重新加盖本单位检测报告专用章无效。

未经允许不得复制（全部复制除外）。

检测单位：

单位地址：

邮政编码：

电话：

传真：

1工程概况

XX桥位于XXX路，跨越XX大河。

桥梁总体布置：

设计荷载：

2试验目的与依据

2.1试验目的

为保证xxx在运营过程期间的安全可靠，检验桥梁结构的承载能力及其工作状况是否符合设计标准或能否满足使用要求，应在桥梁通车前做桥梁荷载试验，对结构承载能力和质量水平进行科学评价。

荷载试验在桥面铺装全部完工后进行，其类型包括静力和动力荷载试验。

在进行荷载试验前，必须对所有的加载车辆进行称重。

另外，为排除温度变化对结构的影响，试验宜选在夜间或温差较小的阴天进行。

通过荷载试验以解决以下几个问题：

（1）检验桥梁结构设计与施工质量，确定工程可靠性，为竣工验收提供依据；

（2）验证结构设计理论和计算方法；

（3）了解桥梁结构在试验荷载作用下实际工作状态，判断结构安全承载能力和使用条件；

（4）为充实和发展桥梁计算理论和施工技术积累科学技术资料；

（5）通过荷载试验建立桥梁“指纹”档案，为该桥梁养护管理和健康监测的重要依据。

2.2试验依据

（1）《城市桥梁设计规》（CJJ11-2011）；

（2）《公路桥涵设计通用规》（JTGD60-2004）；

（3）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规》（JTGD62—2004）；

（4）《市政桥梁工程施工与质量验收规》（CJJ2-2008）；

（5）《公路桥梁承载能力检测评定规程》（JTGTJ21-2011）；

（6）委托方提供的设计图纸等有关资料。

3试验仪器及容

3.1试验仪器

3.2试验容

（1）根据桥梁具体情况，选择试验检测方法，制定试验检测方案，进行结构分析计算；

（2）荷载试验合理选择控制点位、等效荷载和加载载位，系统进行变形、挠度、应力（应变）等项目的选择和试验检测；

（3）根据对比和分析，对桥梁结构承载能力、动力特性和刚度、工作性能等提出评价。

结合桥梁工作条件、外部环境和测试结果，对桥梁结构构造改进、工作条件限制、继续观测容等提出建议。

4静荷载试验

4.1静载试验目的与容

4.1.1静载试验目的

桥梁静载试验是测量桥梁结构在静力试验荷载作用下的变形和应力变化，它是了解桥梁结构实际工作性能如结构刚度、强度等最直接有效的办法。

依据本桥设计城—B进行加载，按照控制截面力等效的原则，布置加载车辆，即试验加载时在控制截面产生的力与设计荷载作用下的理论计算力值相互等效原则，并按规计入人群荷载。

根据《公路桥梁承载能力检测评定标准》的规定，静力试验荷载的效率系数η取值围宜为0.95≤η≤1.05。

其中，

式中:

——静力试验荷载作用下，某一加载试验项目对应的加载控制截面力、应力或变位的最大计算效应值；

——验算荷载产生的同一加载控制截面力、应力或变位的最不利效应计算值；

μ——按规取用的冲击系数值。

——静力试验荷载效率。

4.1.2静载试验容

其主要测试项目如下所示：

（1）主梁挠度测试

在试验荷载下，测试主梁控制截面的竖向位移。

采用位移传感器测量主梁控制截面的竖向位移。

（2）主梁应变测试

在试验荷载下，测试主梁控制截面的应变。

采用应变传感器测量主梁应变。

（3）裂缝观测

在试验过程中，观测主要测试断面裂缝开展情况。

4.2测试方法

4.2.1试验前期准备

本次荷载试验于小XX年XX月XX日准备，并于XX月XX日完成试验的全部准备工作：

包括应力测点处混凝土表面的打磨、混凝土表面应变计粘贴、挠度测点布置、导线的连接、测点编号以及桥面车辆荷载停放位置的放样等。

4.2.2试验具体过程

本次荷载试验在XX月XX日进行，并完成了所有的加载工况测试。

详见如下：

（1）静力试验荷载维持时间，每级加载均在结构变位到达相对稳定后，进入下一工况；

（2）全部测点在正式加载试验前均进行零级荷载读数，应变和挠度测试每次加载和卸载后即读数一次，以后每间隔5分钟测读一次，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。

然后进入下一级荷载测试；

（3）现场试验中各工况，对重要测点数据与理论值现场进行分析比较。

4.3试验荷载

试验采用三轴载重汽车X部，汽车编号、轴重、轴距见表4.1。

表4.1加载车辆情况表

车牌号

轴距／cm

轮距／cm

轴重／t

前－中轴

中－后轴

前轴

中＋后轴

4.4试验荷载工况和荷载分级

（1）静载荷试验先作初步计算，取得设计控制力，利用该力控制值，进行车载布置，使检测工况荷载控制在预期的荷载效应，同时不会造成梁体由于过载而产生的破坏。

（2）利用计算机的数值模拟功能，仿真桥体的受力变形过程，把理论计算结果与桥梁结构在检测荷载作用下的控制断面值进行对比分析，对实际结构的使用性能和工作状态作出评价，通过对测试结果分析，判定结构的安全储备。

计算跨中最大力，根据控制截面力等效的原则，即试验加载时在控制截面产生的力与设计荷载作用下的理论计算力值等效。

加载工况见表4.2。

表4.2荷载试验工况表

工况

试验项目

检测工况

设计工况

荷载

弯矩（kN·m）

弯矩（kN·m）

效率

图4.1桥梁横向示意图（单位：

cm）

图4.2车辆布置示意图（单位：

cm）

4.5静载测点布置

（1）挠度测点：

挠度测量在跨中、L/4断面、3L/4断面及支点处布置测点，详见图4.3；

（2）应变测点：

应变测量在跨中断面位置布置测点，详见图4.4。

图4.3挠度测点布置图（单位：

cm）

图4.4应变测点布置图（单位：

cm）

4.6静载试验结果分析

4.6.1结构模型

图4.5桥梁有限元模型示意图

4.6.2挠度测试结果分析

表4.4~表4.7列出了各工况下挠度测点的实测值与理论值的比较，其中位移以向上为正，向下为负。

图4.6~图4.8给出工况1～工况3的测点挠度趋势图（挠度变化沿纵、横桥向分布曲线），图4.9~图4.11给出工况4的测点挠度趋势图（挠度变化沿纵、横桥向分布曲线）。

由挠度图表可知：

（1）主梁挠度规律与理论计算基本一致，各工况挠度控制测点的校验系数最大值为，满足《公路桥梁承载能力检测评定规程》规定的挠度校验系数不大于1的要求；

（2）卸载后变形基本可恢复，控制测点的最大相对残余变形为，满足《公路桥梁承载能力检测评定规程》规定的相对残余变形不超过20%的要求。

本次挠度测试根据测点位置受加载工况的影响情况，采用位移计对关键截面挠度和桥梁挠曲线进行测试，主要控制点在各工况下实测挠度值见表4.3。

表4.3各工况对应测点实测挠度值

测点

跨中截面正载

跨中截面偏载

工况1实测值（mm）

工况2实测值（mm）

工况3实测值（mm）

工况3卸载值（mm）

残余挠度（%）

工况4实测值（mm）

工况4卸载值（mm）

残余挠度（%）

W1

W2

W3

W4

W5

W6

W7

W8

W9

W10

W11

W12

W13

W14

注：

“-”表示挠度向下，“+”表示挠度向上。

①工况三：

跨中截面最不利正弯矩，横向中载

表4.4为各截面梁底挠度测试结果，校验系数在之间。

图4.6~图4.7给出工况1～工况3的测点挠度趋势图（挠度变化沿纵桥向分布曲线）。

表4.4工况三各测线挠度测试结果

测点

中跨跨中正载

工况1实测值（mm）

工况2实测值（mm）

工况3实测值（mm）

工况3卸载值（mm）

最大弹性挠度修正值（mm）

理论计算值（mm）

校验系数

测线一

W7

W8

W2

W9

W10

测线二

W11

W12

W4

W13

W14

注：

底板挠度竖直向下为负“-”

图4.6测点挠度沿纵桥向分布对比曲线图（正载）

表4.5为XX桥跨中截面梁底挠度测试结果。

图4.8给出工况1~工况3的测点挠度趋势图（挠度变化沿横桥向分布曲线）。

表4.5工况三跨中各梁板挠度测试结果

测点

中跨跨中正载

工况1实测值（mm）

工况2实测值（mm）

工况3实测值（mm）

工况3卸载值（mm）

最大弹性挠度值（mm）

理论计算值（mm）

W1

W2

W3

W4

W5

W6

注：

底板挠度竖直向下为负“-”

图4.8跨中截面测点挠度沿横桥向分布对比曲线图（正载）

4.6.3应力测试结果分析

表4.9～表4.10列出了各静载工况下各应力测点的实测值与理论值的比较，由有限元计算结果与实测结果的比较可得：

（1）主梁应力规律与理论计算基本一致，各工况应力控制测点的校验系数最大值为，满足《公路桥梁承载能力检测评定规程》规定的应力校验系数不大于1的要求。

（2）卸载后变形基本可恢复，控制测点的最大相对残余应力为，满足《公路桥梁承载能力检测评定规程》规定的相对残余变形不超过20%的要求。

通过在空心板底面布置应变传感计，测得结构的表面应变值。

再换算成应力值，根据设计图纸知为C50混凝土，按

。

各测点在各工况下的实测应力值见表4.8。

表4.8各工况对应测点实测应力值

测点

跨中截面正载

跨中截面偏载

工况1实测值（MPa）

工况2实测值（MPa）

工况3实测值（MPa）

工况3卸载值（MPa）

残余应力（%）

工况4实测值（MPa）

工况4卸载值（MPa）

残余应力（%）

Y1

Y2

Y3

Y4

Y5

Y6

Y7

Y8

Y9

Y10

注：

“+”表示拉应力，“-”表示压应力。

①工况三：

跨中截面最不利正弯矩，横向中载

表4.9为各截面梁底应力测试结果，校验系数在之间。

图4.12给出工况1～工况3的测点应力趋势图（挠度变化沿横桥向分布曲线）。

表4.9工况一~工况三跨中截面应力测试结果

测点

中跨跨中正载

工况1实测值（MPa）

工况2实测值（MPa）

工况3实测值（MPa）

工况3卸载值（MPa）

最大弹性应力修正值（MPa）

理论计算值（MPa）

校验系数

跨中截面

Y1

Y2

Y3

Y4

Y5

Y6

Y7

Y8

Y9

Y10

注：

“+”表示拉应力，“-”表示压应力。

图4.12跨中截面测点应力沿横桥向分布对比曲线图（正载）

4.6.4裂缝开展结果观测

在最大试验工况荷载作用下，通过梁底裂缝观测，未发现有裂缝开展或新增现象。

4.7小结

①校验系数

校验系数η是评定结构工作状况，确定桥梁承载能力的一个重要指标。

根据《公路桥梁承载能力检测评定规程》的相关规定，一般要求校验系数不大于1。

各控制截面的挠度校验系数均分布在之间，满足规要求，主桥刚度较好。

各工况控制截面的应力校验系数分布在之间，满足规要求。

②残余变形

测点在控制荷载工况作用下的相对残余挠度（或应力）越小说明结构越接近弹性工作状况，《公路桥梁承载能力检测评定规程》要求相对残余不大于20%。

总体来看，主要测点的残余挠度、应力均满足《公路桥梁承载能力检测评定规程》规定的相对残余挠度、应力不超过20%的要求，表明结构整体工作在弹性状态，变形在卸载后能较好恢复。

③实测值和理论值对比曲线

各工况“测点挠度趋势图（挠度变化沿纵、横桥向分布曲线）”直观的反映了空心板在受到荷载作用后的整体变形情况。

各级荷载下挠度实测曲线与理论曲线，在形状上有较好的相似性，实测曲线平滑无明显突变点。

由此可见，理论计算模型基本能与实际桥跨的受力情况吻合。

在最大试验工况荷载作用下，通过梁底裂缝观测，未发现有裂缝开展或新增现象。

5动荷载试验

5.1测试仪器与方法

5.1.1测试仪器

整个测试系统由105型压电式加速度传感器、DH-5922（07-45-13-01-08）振动测试系统组成，该系统同时具备数据采集与处理分析功能，并配合相应的制表软件完成辅助分析。

5.1.2测试方法

采用振动测试技术，通过经典的振动理论和随机振动数字信号处理技术相结合，测试分析结构的振动特性，揭示桥梁频率、刚度、阻尼等参数，综合评价桥梁结构的动力性能，本次测试采用跳车、刹车和行车试验，即采集在动力荷载作用下引起的结构振动信号，利用外界各种因素所引起的结构微小而不规则的振动，揭示桥梁结构振动的在规律，来确定结构的动力特性。

5.2动载测试项目

移动车辆作用下桥梁会产生振动，此时桥梁除产生静应力和静位移外，还产生动应力和动位移。

动载试验测量控制截面应力最大动态增量和加速度峰值，具体容如下：

（1）全桥固有模态测试

采用环境脉动法测量并获得桥梁的自振频率、振型等参数，每个测试断面的上下游侧各布置一个测点。

（2）无障碍行车

采用一辆重车加载，车辆与桥轴线同向行驶，分别以10km/h、20km/h、30km/h、40km/h的车速过桥，分别测试主梁控制截面的测点动应变和加速度，评价桥梁的冲击系数和行车舒适性。

（3）有障碍行车

采用一辆重车加载，加载车分别以10km/h越过一根位于测试断面的高15cm的障碍物，每次测试测点动应变和加速度，评价桥梁的行车舒适性。

（4）刹车试验

采用一辆重车加载，加载车以30km/h的速度行驶至测试断面时紧急刹车，每次测量测点动应变和加速度，评价桥梁的行车舒适性。

5.3动载试验荷载

取静载试验车辆中一辆（1#车辆）作为的动载试验车辆，其轴重见表5.1。

表5.1动载加载车辆轴重、轴距及轮距

实验容

车辆编号

总重（kN）

前轴重（kN）

后轴重（kN）

5.4动载试验加载工况

动载测试工况及测试容如表5.2所示。

表5.2动载测试工况及测试容

序号

动载工况

荷载

测试容

1

动载工况一

环境激励

固有频率、振型和阻尼比

2

动载工况二

20km/h，一部行车

冲击系数、加速度

3

动载工况三

30km/h，一部行车

冲击系数、加速度

4

动载工况四

40km/h，一部行车

冲击系数、加速度

5

动载工况五

跨中跳车

冲击系数、加速度

6

动载工况六

刹车试验

冲击系数、加速度

5.5动载测点布置

在主跨L/4、L/2、3L/4桥面处布设竖向拾振器各一个，以测量桥梁振动前几阶频率和振型；在同样位置布置横向拾振器各一个，以测量桥梁的振动前几阶频率和振型，其示意图见图5.1。

采用动态电阻应片测量桥梁冲击荷载。

动应变测点布置在位置，其位置示意见图5.2。

图5.1拾振器布置图（单位：

cm）

图5.2动应变测点布置图（单位：

cm）

5.6动载试验过程

5.7动载试验结果分析

5.7.1全桥固有模态

面外理论模态和试验模态列于表5.3。

根据《公路桥梁承载能力检测评定规程》中以实测自振频率评定桥梁结构技术状态的评判标准，如果实测频率与理论频率之比大于等于1.1，说明该桥处于良好状态；如果实测频率与理论频率之比在1.0～1.1，说明该桥处于较好状态。

对于，实测一阶频率与理论值一阶频率与理论值之比，说明桥梁刚度。

表5.3理论模态和试验模态

序号

模态

频率（Hz）

试验值/理论值

理论值

试验值

1

图5.1主桥竖向一阶振型（f=4.77Hz）

图5.2实测频谱图

5.7.2冲击系数

冲击系数是确定车轴荷载对桥梁动力作用的重要技术参数，冲击系数的大小综合反映了桥面平整度、运行车辆的动力性能、车速等因素对结构动力性能的影响。

图5.3给出了动应变时程曲线。

实测标准荷载作用下车辆对桥梁的冲击系数应该满足以下条件：

式中：

为设计采用的冲击系数；

为行车试验实测的最大冲击系数，

；

为动力试验荷载作用下该测点最大应变值；

为相应静载作用下该测点最大应变；

为动力试验荷载效率，

；

为动力试验荷载作用下控制截面最大力或变位计算值；

为标准汽车荷载作用下控制截面最大力或变位计算值（不计冲击系数）。

将应变时程曲线进行时域分析后得不同车速下的实测标准荷载冲击系数

，与设计采用的冲击系数

进行比较，见表5.4。

通过比较实测标准荷载作用下车辆对桥梁的冲击系数与设计采用的冲击系数，可以看出：

对于，实测标准荷载作用下车辆对桥梁的冲击系数为，按《城市桥梁设计荷载标准》（CJJ77-98）中规定，设计冲击系数应取。

因此，在正常行车时，实测冲击系数小于设计值。

表5.4实测冲击系数

行车位置

行车方向

最大应变

Smax

（×10-6）

静载应变Smean

（×10-6）

实测活载动力增大系数

1+μt

实测活载冲击系数

设计采用的冲击系数

注：

冲击系数只对正常行车而言，故表中未给出跳车时冲击系数。

图5.3跑车试验动应变时程曲线

5.8小结

（1）实测一阶频率与理论频率比值为，说明桥梁刚度；

（2）实测活载冲击系数在，小于设计冲击系数。

因此，正常行车时该桥实际冲击系数小于设计值，结构处于安全状态。

6结论与建议

6.1结论

通过对进行静动载荷载试验，结果表明在试验荷载作用下该桥整体工作性能良好，结构处于弹性工作状态，结构的刚度和强度等各项指标均满足设计和规要求。

6.2建议

（1）根据《公路桥涵养护技术规》和《城市桥梁养护技术规》的要求，加强桥梁的日常检查和养护工作；

（2）严格按照该桥梁设计荷载等级通行，严禁超载超限车辆通行。