成桥检测方案.docx
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成桥检测方案
杭州彩虹互通A、F匝道
静动载试验方案
浙江瑞邦建设工程检测有限公司
地址：
杭州市西湖区振华路320号
电话：
2
邮政编码：
310030
传真：
6
1.概述
1.1.桥梁概况
彩虹快速路是杭州“一环三纵五横”快速路网中的“五横”之一。
它连接之江大桥，沟通富阳-滨江-萧山。
建成后，将成为缓解滨江内部交通、联系主城区的便捷快速通道。
A、F匝道北侧至时代大道高架桥梁拼宽终点处，南侧至沪昆绕行线铁路南侧一联，总长度约1km，构造为标准一般段的连续梁及跨越铁路处的简支小箱梁结构。
匝道设计车速40Km/h，设计荷载荷载：
公路-Ⅰ级。
A匝道桥梁跨铁路处采用33m简支小箱梁构造，其余均采用现浇连续梁构造，总体配跨为：
4×24.6m+33m（跨铁路简支段）+（25+27.2+29.5）m+（25.31+25+25）m+（25+30+25）m+（25+30+25）m+（25+30.4+29.4）m（拼宽段）=533.21m。
F道桥梁跨铁路处采用35m简支小箱梁构造，其余均采用现浇连续梁构造，总体配跨为：
3×26m+35m（跨铁路简支段）+（25+25.8+29）m+（25+30+25）m+（25+25+30+25）m+（25+25+25.24）m（拼宽段）=453.04m。
A、F匝道上部结构采用斜腹板现浇预应力砼连续梁，下部采用Y型圆弧桥墩，设置2.2m厚承台，墩台基础为钻孔灌注桩基础，桩基直径1.5m，桩间距3.8m。
桥面铺装按两层设计，上层采用沥青混凝土铺装，具体组成为4cm厚SMA（SBS）沥青+5cm厚AC-20C（SBS）沥青；下层铺装采用8cm厚C40混凝土铺装，在混凝土铺装层顶面喷涂1mm厚防水涂料。
全桥横向伸缩缝均采用D120型伸缩缝，纵向及原时代大道拼宽处采用D40型伸缩缝。
支座采用盆式橡胶支座，少数采用四氟滑板支座。
预应力连续箱梁、预应力盖梁设计混凝土强度C50，桥面铺装混凝土、桥墩及立柱设计混凝土强度C40，承台及钢筋砼盖梁设计强度C30；普通钢筋采用R235及HRB335钢筋；预应力钢绞线采用fpk=1860Mpa，单根钢绞线直径15.20mm，截面面积A=140mm2，弹性模量Ep=1.92×105Mpa。
1.2.试验目标及内容
为了了解该桥梁工程施工质量，为验收工作提供可靠依据，根据委托方要求，结合工程实际，选择A匝道第二联及F匝道第一联进行静动载试验及评估工作。
2.试验依据及规范
2.1设计图纸
中铁第四勘察设计院集团有限公司《杭州彩虹互通匝道跨铁路立交工程施工图设计》
2.2规范
2.1.1《公路桥涵养护规范》JTGH11－2004
2.1.2《公路桥涵设计通用规范》JTGD60-2004
2.1.3《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁设计规范》JTGD62-2004
2.1.4《公路桥梁承载能力检测评定规程》JTG/TJ21-2011
2.1.4《公路工程技术标准》JTGB01－2003
2.1.5《公路桥梁加固施工技术规范》JTG/TJ23－2008
2.1.6《公路工程质量检验评定标准》JTGF80-2004
3.工作内容概述
3.1.1.调查检测
对试验桥跨进行调查，调查对象包括上部结构主梁、下部结构桥墩、支座、伸缩装置等。
调查内容：
（1）描述混凝土结构（主梁、桥墩）外观的状况，如是否存在裂缝、蜂窝、麻面、空洞、剥落等。
（2）明确支座附属构件是否完整、工作性能是否丧失（如活动支座的滑动）、橡胶是否老化、垫块混凝土是否破损等。
（3）明确伸缩装置是否存在引起跳车现象、工作性能是否丧失（伸缩量）、附属构件是否损坏或缺失等。
（4）全面描述结构是否有渗水、积水现象。
3.1.2.试验
在调查工作完成之后，对结构实施试验，包括静载试验和动载试验，以评定主体结构的承载力及刚度等。
1）静载试验
静载试验对象为具有代表性的桥孔，选择时综合考虑以下条件：
（1）该孔计算受力最不利；
（2）该孔施工质量较差，缺陷较多或病害较严重；
（3）该孔便于搭设脚手架及设置测点或试验加载实施。
静载试验测试的内容包括试验荷载作用下桥跨的应力状态、变形状态和裂缝状态等。
2）动载试验
动载试验内容以脉动试验测试结构的基本动力特性为主，以及跑车和跳车工况下结构关键截面的时程动力响应情况。
3.1.3.评估
根据调查和试验结果，对桥梁结构进行一般性评定和适用性评定，如确定桥梁的技术状况等级，提出桥梁的养护措施；评定桥跨结构的实际承载能力，为桥梁验收提供相关依据。
评估的内容包括以下几部分：
1）桥梁总体技术状况等级评定
参考现行桥梁相关规程，依据于检测结果，采用考虑桥梁各部件权重，综合评定桥梁的技术状况等级。
2）结构承载能力评定
根据桥梁相关规程，并依据于检测和试验结果，评定结构的实际承载能力。
3）综合评定
综合评定桥梁结构的健康状态，明确桥跨结构是否满足设计标准、现行新桥标准。
4.调查检测
4.1.整体调查
4.1.1.伸缩装置
伸缩缝的检查主要包括以下几点：
（1）检查伸缩缝构件是否完整，记录缺失情况，检查是否有沉积物堵塞。
（2）检查伸缩缝的平整性，检查及梁体及路面连接部位是否存在高差。
（3）伸缩缝病害，主要包括橡胶及锌铁皮的老化检查；钢板变形（主要为向上翘曲）、开裂检查；螺栓脱落、松动检查；防水性能检查。
（4）记录由于老化、病害、堵塞等原因造成伸缩缝功能不足，甚至丧失伸缩的情况。
（5）观察在行车状态下是否产生异常的响声。
4.1.2.支座
本桥支座主要有盆式橡胶支座和板式支座，主要普查内容如下：
（1）支座外观质量检查：
检查支座构件的完整情况，固定螺栓有无被弯曲及剪断现象，并对支座限位功能进行检查；检查钢板损害情况。
（2）支座滑移检查：
检查梁体在支座部位是否能按结构设计要求伸缩。
（3）支座混凝土检查：
检查支承垫石混凝土开裂，剥落，塌陷，松散等病害。
（4）支座橡胶是否老化、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。
（5）盆式橡胶支座的固定螺栓是否剪断，螺母是否松动，钢盆外露部分是否锈蚀，防尘罩是否完好。
4.1.3.排水设施
桥梁的排水设施功能是否完好，直接影响到结构的耐久性，特别是检查是否存在积水和锈迹现象。
相关内容如下：
（1）桥面的横向坡度是否满足设计要求，是否排水顺畅；该项结合主梁线形检测实施。
（2）检查桥面排水系统构件是否保持完好，是否存在损害及缺失。
（3）桥面的泄水管、排水槽是否存在的堵塞现象。
（4）桥面是否存在积水现象，检查梁体的底面是否存在渗水现象，并判断桥面防水层是否失效。
（5）桥墩泻水管道：
主要针对岸上桥墩，检查桥墩泻水管有无缺失、破损，附着是否牢固，是否需更换、补充等。
4.1.4.桥梁外观
桥梁外观普查，主要是针对下部结构混凝土桥墩和上部结构主梁，主要内容包括裂缝普查、混凝土表观缺陷等方面的调查。
该项内容较为关键，也很重要，特别是裂缝普查等项直接影响到后续的详细检测工作。
相关内容如下：
1）上部结构主梁
（1）蜂窝、麻面、空洞、剥落检查：
检查由于原施工过程中混凝土振捣不足等原因造成混凝土本身形成蜂窝状孔洞，小凹坑，内部空穴等。
（2）混凝土老化检查：
检查构件由于风化作用其表面混凝土是否松散。
（3）钢筋外露，锈蚀检查：
检查由于混凝土剥落，开裂，保护层较小等原因造成梁体内的钢筋外露及锈蚀的情况。
（4）裂缝检查：
检查梁体开裂情况，记录开裂部位，走向，长度及宽度，是否存在渗水现象，判断该部位裂缝是否为结构性受力裂缝。
（5）渗水检查：
检查箱梁顶板及腹板渗水情况，有无渗水痕迹。
（6）施工阶段缝检查：
检查节段之间有无错位等。
（7）通风孔、杂物等检查。
2）下部结构桥墩
（1）混凝土检查：
主要检查混凝土裂缝，风化，剥落，蜂窝，麻面，钢筋外露，钢筋锈蚀等病害。
（2）墩台顶面是否清洁，伸缩缝处是否漏水。
有无泥土杂物堆积、滋生草木等。
（3）检查桥墩在河流作用下，其混凝土被侵蚀程度。
（4）检查是否存在大块的混凝土剥落，以及被船只撞击的缺陷。
（5）检查墩墩身环向、竖向、网状裂缝。
（6）在桥墩部位，其桥面铺装是否存在对应的桥面贯通横向裂缝，初步判断桥墩是否存在不均匀沉降现象。
5.静动载试验
荷载试验包含静载试验和动载试验，其中动载试验又分为脉动试验和强迫振动试验。
5.1.静载试验加载思路
设计荷载等级为公路-Ⅰ级，根据桥梁所处环境，针对本桥静载试验加载方案的思路如下：
（1）以中铁第四勘察设计院集团有限公司《杭州彩虹互通匝道跨铁路立交工程施工图设计》为基础进行加载方案设计；
（2）静载试验总体加载方案必须在现场检测全部完成并有初步结论之后予以确认；
（3）采用分阶段的多级加载模式，原则上分4-5级；
（4）在多级加载过程中，无论是否达到原设计等级，如出现异常现象，则立即停止加载和卸载，如应变、挠度及理论计算偏差较大，有新裂缝出现，既有裂缝宽度突然增大，有异响等现象。
5.2.静载试验内容及方法
5.2.1.概念
桥梁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断面的应力及结构变形，从而确定桥梁实际工作状态及设计期望值是否相符，它是检验桥梁性能及工作状态（如结构的强度、刚度）最直接、最有效的办法。
根据主要试验目的，拟定以下静载试验测试项目：
（1）主梁控制截面在试验荷载下的应变（应力）：
应力是衡量桥梁结构强度的一个重要指标。
（2）主梁控制载面在试验荷载下的最大挠度：
挠度是衡量整体桥梁结构实际刚度的重要指标之一。
5.2.2.试验原则
静载试验各工况下所需加载车辆的数量及重量，将根据设计标准活荷载产生的某工况下的最不利效应值按下式所定原则等效换算而得：
0.95
1.05
式中：
－静力试验荷载效率；
－试验荷载作用下，某工况最大计算效应值；
－设计标准活荷载不计冲击作用时产生的某试验工况的最不利计算效应值；
－设计计算取用的冲击系数。
5.2.3.加载设备
本次试验用车拟采用30T加载车进行等效加载。
图5.1加载车辆
5.2.4.测试设备
（1）应变测量
本次试验中，采用振弦应变计测量应变。
（2）主梁变形测量
主梁的竖向变形采用精密水准仪，按“国家二等水准施测纲要”进行闭合水准测量。
5.2.5.试验方法及规定
为了获取结构响应及试验荷载变化间的关系，以及防止结构意外损伤，试验荷载均逐级递加，达到最大荷载后一次卸载。
试验前在桥面预先画出轮位，加载时汽车荷载应按规定顺序准确就位，卸载时车辆退出桥梁结构试验影响区，车速不大于5公里/小时。
（1）静力试验应选择在气温变化不大、结构温度趋于稳定的时间间隔内进行。
试验过程中在测量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）温度连续观测。
在试验过程中，连续多日24小时检测大气、结构的温度；补偿和明确温度变化对结构的变形等方面的影响。
（3）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，才能进入下一荷载阶段。
同一级荷载内，若结构变位最大的测点在最后5分钟内的变位增量小于第一个5分钟变位增量的15％，或小于所用测量仪器的最小分辨值，即认为结构变位达到相对稳定。
（4）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立即读数一次，并在结构变位达到相对稳定后，进入下—级荷载之前再读数—次。
宜选结构变位较大的测点，每隔5分钟观测一次，以观测结构变位是否达到相对稳定。
（5）若在加载试验过程中发生下列情况之—，则立即终止加载试验：
控制测点应力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时；控制测点位移超过规范允许值时。
5.2.6.试验工况及断面布置
本次静载试验主要内力、位移控制截面及工况如下：
（1）A匝道第二联、F匝道第一联各跨跨中最大正弯矩和挠度；
（2）A匝道第二联、F匝道第一联各跨内支点截面最大负弯矩。
测试截面如下图5.2及5.3所示：
图5.2A匝道静载试验测试截面
图5.3F匝道静载试验测试截面
测试截面应变测点布置如下图5.4所示：
图5.4测试截面应变测点布置
挠度测点布置图如下图5.5,5.6所示：
图5.5A匝道挠度测点布置图
图5.6F匝道挠度测点布置图
6.动载试验
6.1脉动试验内容及方法
1）概念
实验模态分析（EMA，ExperimentalModalAnalysis）又称为模态分析的实验过程。
即首先，实验测得激励和响应的时间历程，运用数字信号处理技术求得频响函数（传递函数）或脉冲响应函数，得到系统的非参数模型；其次，运用参数识别方法，求得系统模态参数；最后，如果有必要，进一步确定系统的物理参数。
对于桥梁结构而言，传统的通过测定结构的频率响应函数（FRF）来识别模态参数的频域法，由于试验所需设备复杂，且激励信号难以实施和测定，因此受到限制；而普通的信号谱分析只能得到结构的低频率特性，无法确定结构全部频率成份及阻尼特性，其精度更受到怀疑。
而环境随机激振法，也称脉动法，在目前逐渐成为桥梁模态测试的主要方法。
对于环境激振法，结构在环境扰动作用下，例如自然风、地脉动，水流或车辆引起的扰动等，虽然引起结构振动的振幅极为微小，但脉动响应所包含的频率成份相当丰富，它不需要任何激励设备，又不受结构形式和大小的限制，特别适用于测量结构整体的自振特性。
利用脉动法测试桥梁结构的固有模态，测试原理简述如下：
首先，根据测试需要，在桥梁上布置拾振器（如加速度度、速度或位移传感器），同步采集信号。
将环境中的各种扰动视为输入信号；大桥被视为放大器，它对输入信号中，等于其固有频率的分量作出响应，并阻尼其它分量；传感器采集到的信号被视为大桥输出信号，将其变换到频域。
峰值将对应于桥梁的固有频率。
由于采用环境随机激励测试，无法控制和测量输入信号。
为防止输入信号中某些过大的频率分量造成伪峰，选取一个参考点，将各采集点的信号频率上各点分别除以参考点频域上对应各点，得到相对幅值和相位差。
这样就消除了伪峰的干扰，可以根据尺度化后的频谱上的峰值确定固有频率。
各采集点信号在固有频率上的幅值构成了该频率的振型。
幅值的方向由相位差确定，小于180的，振型方向域参考点相同，大于180的，振型方向及参考点相反。
图42试验模态过程示意
2）试验方法及设备
（1）梁体脉动试验采用YD-65型传感器进行测定，各传感器试验前均进行标定；
（2）传感器信号采用北戴河电子CA-3型动态测试系统进行分析及处理；
图42描述的是当前进行桥梁结构实验模态测试的典型过程，也是本次试验桥梁的试验模态分析过程。
6.2强迫振动试验内容及方法
1）概念
强迫振动是由于外界周期性的干扰力作用所引起的受迫振动。
桥梁的强迫振动具有以下特点：
（1）强迫振动是在外界周期性干扰力的作用下产生的，强迫振动的频率总及外界干扰力的频率相同或成倍数关系。
（2）强迫振动振幅的大小在很大程度上取决于干扰力的频率
及桥梁结构固有频率
的比值
，当
=1时，振幅达到最大值，此现象称“共振”。
（3）强迫振动振幅的大小除了及
有关外，还及干扰力、结构刚度及阻尼系数有关：
干扰力越大、系统刚度和阻尼系数越小，则振幅越大。
（4）强迫振动的位移变化总是比干扰力在相位上滞后一个相位角
，其值及结构的动力特性及干扰力频率有关。
此处的桥梁强迫振动试验，是指桥跨在载重车辆（可同静载试验车辆，如图41所示）作用按某种行使方式下，连续获取车辆行使过程中桥跨关键截面（最大响应位置）的动应变或动挠度的时程响应。
2）试验方法及设备
（1）梁体强迫振动试验采用YD-65型传感器进行测定，各传感器试验前均进行标定；
（2）梁体混凝土应变采用胶基应变片进行测定；
（3）传感器信号采用亿恒科技MI-7016型动态测试系统进行分析及处理；
（4）强迫振动试验的加载设备为1辆30t的载重汽车。
7.支承平台等辅助设施
检测、试验过程中，必须有支撑人员抵达箱梁结构表面的支撑平台。
本次检测试验拟利用桥梁检测车方式进行相关作业。
8.交通组织
该桥尚未通车，检测试验期间需采取相关措施限制无关车辆及人员进入试验区域。
8.1.试验车辆停放及布置
荷载试验中需用到加载车辆，需对试验车辆进行科学、有效地布置，相关事项说明如下：
（1）所有试验车辆在交通管制时间内均需停靠在交通管制区域以内。
（2）静载试验过程中，所有车辆在未接到指令前均停靠在桥跨以外区域。
（3）静载试验过程中，在接到加载指令后，试验车辆按规定路线低匀速到指定位置；在退出加载工况时，按原路线退回。
（4）在跑车试验中，车辆到达所需速度需要一段启动路程。
9.结构评估
针对本桥的结构评定，主要有适用性方面、耐久性方面和安全性（承载能力）方面。
另外，根据行业标准需进行桥梁总体技术状况等级的评定；为后期的维修管养工作做准备，还需进行综合性的评定，为维修、改造提供可行性建议和意见。
评定的主要过程：
（1）根据桥梁一般检查结果，对桥梁的完好状态等级进行评定。
（2）进行静动载试验，根据试验测试的结果，对桥梁的静力强度、刚度和动力刚度进行评价，对桥梁的营运安全进行评估。
桥梁结构实际承载能力的评定主要依据于荷载试验。
荷载试验的现场测试工作完成以后，根据整理的试验资料分析结构的工作状况，评定桥梁承载能力。
9.1.结构工作状况指标
（1）校验系数η
（2）实测值及理论值的关系曲线
（3）相对残余变位（或应变）
（4）动载性能
（5）结构的强度及稳定性
（6）结构的刚度要求
（7）裂缝
9.2.桥梁结构动力性能评价
（1）比较桥梁结构频率的理论值及实测值，如果实测值大于理论计算值，说明桥梁结构的实际刚度较大，反之则说明桥梁结构的刚度偏小，可能存在开裂或其他不正常的现象。
（2）根据动力冲击系数的实测值来评价桥梁结构的行车性能，实测冲击系数较大则说明桥梁结构的行车性能差，桥面平整度不良，反之亦然。
（3）实测阻尼比的大小反应了桥梁结构耗散外部能量输入的能力，阻尼比大，说明桥梁耗散外部能量输入的能力大，振动衰减的快；阻尼比小，说明桥梁耗散外部能量输入的能力差，振动衰减的慢。
但是，过大的阻尼比可能是由于桥梁结构存在开裂或支座工作不正常等现象引起的。
通过对桥梁结构工作状况、强度稳定性、刚度和抗裂性各项指标进行综合评定，并结合结构下部评定和动力性能评定，综合给出桥梁承载能力评定结论，将评定结论写入桥梁承载能力报告。
9.3.综合评定
通过一般检查、详细检测以及荷载试验，取得关键部位的受载应力、应变、变位及沉降等重要数据，经过分析计算，评价桥梁的承载能力。
10.检测质量保证措施及服务承诺
根据本项目的检测鉴定内容工作量情况，为保检测鉴定的质量，本单位制定了如下检测质量保证措施及服务如下：
1、本公司承诺在合同工期内完成工作量。
2、本工程检测试验项目所涉及的仪器设备均在标定有效期内。
3、现场试验检测及数据分析、报告编制过程中，严格执行合同规定的各项规范、规程要求。
4、通过检测提供合格的检测鉴定报告。
服务承诺：
建立及本项目委托人联络接口，包括电话、电子邮箱等，以便联系；根据工程的实际情况，出具公平、公正、准确的成果报告。
11.拟投入本项目检测的主要仪器设备
本项目检测使用的主要仪器设备如下表：
序号
设备或软件名称
型号规格
单位
数量
品牌或生产商
1
水准仪
DSZ-2
台
1
苏州一光仪器有限公司
2
裂缝测宽仪
DJCK-2
个
2
廊坊开发区大地工程检测技术开发有限公司
3
手持式激光测距仪
DLE40
个
2
博世电动工具中国有限公司
4
钢筋位置测定仪
KON-RBL（D+）
个
2
北京市康科瑞工程检测技术有限公司
5
动态测试系统
MI-7016
台
1
杭州亿恒科技有限公司
6
综合测试仪
GMZX-3006
台
2
长沙金码高科技实业有限公司
7
智能弦式
数码应变计
JMZX-212A
个
40
长沙金码高科技实业有限公司
8
数码照相机
IXUS105
台
1
佳能（中国）有限公司
浙江瑞邦建设工程检测有限公司
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