长兴港桥荷载试验方案DOC.docx
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长兴港桥荷载试验方案DOC
104国道长兴段长兴港大桥维修加固工程
荷载试验方案
长安大学
湖州正通交通工程试验检测有限公司
二零一三年一月
一．试验桥概述
长兴港大桥是104国道长兴段过境工程的一部分，桩号为K0+725.13~K1+150.87，全桥总长为425.74米。
本次试验桥梁为主桥系杆拱桥，桥梁全长为52米，全宽为2×（12+3.35）米。
设计荷载为汽车-20，挂车-100，人群荷载3.5KN/m2。
主桥为预应力混凝土系杆拱结构，采用刚性系杆刚性拱，计算跨径L=50.4m，拱轴线为二次抛物线，矢跨比1/4.5，矢高11.2米。
拱肋采用等截面，拱肋高1.3米，宽0.8米。
系杆采用矩形断面，系杆高1.7米，宽0.9米；每片拱架设间距4.2m的吊杆11根，吊杆采用GJ-15-25钢绞线。
横梁高度为1.018~1.547m，桥面2%横坡通过横梁高度变化调整。
风撑采用两段加掖的矩形截面，跨中断面为50×70cm。
拱肋、风撑为钢筋混凝土结构，系杆，吊杆和横梁均为预应力结构。
铺装层采用13cm防水混凝土。
支座采用GPZ5000系列。
主桥立面图如图1-1所示，主桥横断面图如图1-2
本次荷载试验对主桥进行静载试验和动载试验。
图1-1主桥立面布置图（单位：
m）
二．桥梁检查、试验内容
根据委托方提供的桥梁资料，确定本桥的荷载试验主要内容如下：
1、通过桥梁外观质量、病害调查检评长兴港桥的综合外观质量；
2、通过测定桥跨结构在静荷载作用下控制截面应力和变形，并与理论应力和变形值比较，以检评长兴港桥的实际承载能力和刚度；
3、通过动载试验测定桥跨结构的自振频率、阻尼比等动力参数，以此评价实际桥梁结构的动力性能；
4、根据外观质量检查和试验结果，对照《公路桥涵养护规范》（JTGH11-2004）和省公路管理局浙公路[2005]115号文件有关检测内容要求，对桥作出综合技术评价。
各工作内容目的如下：
1、通过对试验桥的外观质量检查，了解桥梁目前外观存在的病害状况，以便按照《公路桥涵养护规范》JTGH11-2004对大桥进行综合打分评定，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。
2、通过静载试验，测定主桥结构的静应变、静挠度和观测结构裂缝状况，以便获得桥梁的实际承载能力是否满足原有设计要求。
3、通过动载试验，测试主桥结构的自振频率、结构阻尼比等参数，以对桥梁的动力性能作出可靠评价。
三．桥梁荷载试验依据及准则
桥梁荷载试验依据及准则：
1.中华人民共和国行业标准《公路工程技术标准》JTGB01-2003
2.中华人民共和国行业标准《公路工程质量检验评定标准》JTGF80/1-2004
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.《104国道长兴段长兴港大桥维修加固工程施工图设计图纸》2012年3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，主要是主桥桥面四分点标高；
（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、吊杆及其各部的连接、空心板端头、底面是否损坏；
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。
3.试验荷载
静力试验荷载拟采用8辆重33吨的双后轴载重汽车充当加载车，加载车前轴平均重70KN，两后轴平均重130KN，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：
中载作用下拱肋S2截面最大正弯矩；中载作用下系杆S1截面最大正弯矩和挠度；中载作用下吊杆S8截面最大索力，共需6辆加载车；
2）工况Ⅱ：
偏载作用下拱肋S2截面最大正弯矩；偏载作用下系杆S1截面最大正弯矩和挠度；偏载作用下吊杆S8截面最大索力；共需6辆加载车
3）工况Ⅲ：
中载作用下拱肋S4截面最大正弯矩；中载作用下S3截面最大正弯矩和挠度；中载作用下S7截面索力，共需6辆加载车；
4）工况Ⅳ：
偏载作用下拱肋S4截面最大正弯矩；偏载作用下S3截面最大正弯矩和挠度；偏载作用下S7截面索力，共需6辆加载车；
5）工况Ⅴ：
中载作用下拱肋S4截面最不利负弯矩；中载作用下系杆S3截面最大负弯矩和挠度；中载作用下S7截面索力，共需6辆加载车
6）工况Ⅵ：
偏载作用下拱肋S4截面最不利负弯矩；偏载作用下S3截面最大负弯矩和挠度；偏载作用下S7截面索力，共需6辆加载车。
7）工况Ⅶ：
中载作用下拱脚S5截面最大轴力；吊杆S6最大索力；共需8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（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：
cm）
5.计算模型及数据
1）采用MADIS2010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：
主桥内力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·m（kN）
荷载
效率
工况一、二
拱肋L/2断面最大正弯矩
356.26
352.72
1.01
系杆L/2断面最大正弯矩
1595.55
1760.92
0.91
6#吊杆索力
179.48
175.64
1.00
工况三、四
拱肋L/4断面最大正弯矩
600.36
621.73
0.96
系杆L/4断面最大正弯矩
2389.43
2634.81
0.91
3#吊杆索力
154.02
153.36
1.00
工况五、六
拱肋L/4断面最不利负弯矩
-460.87
-467.17
0.99
系杆L/4断面最不利负弯矩
-1420.52
-1402.04
1.01
工况七
拱脚截面最大轴力
-1159.16
-1155.16
1.00
5#吊杆最大轴力
162.3
188.1
0.86
主桥内力各工况静载分级加载效率表5-2
工况名称
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
工况一、二
拱肋跨中断面最大正弯矩
2
152.83
352.72
0.43
4
272.21
352.72
0.77
6
356.26
352.72
1.01
系杆跨中截面最大正弯矩
2
687.95
1760.92
0.39
4
1223.18
1760.92
0.69
6
1595.55
1760.92
0.99
6#吊杆索力
2
77.55
175.64
0.44
4
137.52
175.64
0.78
6
179.48
175.64
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