遂宁涪江三桥静载试验报告.docx

1、遂宁涪江三桥静载试验报告目 录一. 遂宁涪江三桥静动载试验简介 51. 遂宁涪江三桥概况 52. 静、动载试验目的 53. 试验依据的规范、标准、技术条件 54. 试验主要仪器设备 65. 试验程序 66. 加载车辆 7二. 主要试验内容 7(一) 试验前结构实际状况调查及现状检查 71. 桥梁结构竣工资料的搜集。 72. 桥梁结构现状检查。 7(二) 静载试验： 71. 加载方式及加载等级 72. 静载试验测试方法 83. 测试截面布置： 84. 静载试验主要测试项目 105静载现场试验进行情况 10(三) 桥梁动载试验： 111. 桥梁动载试验内容 112. 动力试验测试方法 123. 动

2、载现场试验进行情况 12三. 结构静载试验成果 13(一) 静载挠度 13(二) 静载应力 161. 箱梁纵向应力 162. 剪力和主拉应力 183. 悬臂偏载应力 184. 应力横向分布 19四. 结构动载试验成果 19(一) 结构动力试验截面位置 19(二) 结构动力试验成果 211. 自振特性实测参数。 212. 自振特性分析 223. 桥梁冲击系数 234. 竖向挠度 245. 综合评价 24五. 荷载试验结论 25附录一. 遂宁涪江三桥静载试验简介1.遂宁涪江三桥概况遂宁涪江三桥位于遂宁市城市北部，全长1490.00m。主桥为（49+86+49）米预应力钢筋混凝土双板薄壁墩连续刚构梁

3、桥，设计载重：汽超-20级、挂车-120、人群荷载3.5KN/m2。桥面净宽：2.75m（人行道）+3.75m(非机动车道)+43.75 m（行车道及栏杆+行车道）+3.75m（非机动车道+ 2.75 m（人行道）)。主梁上部结构半幅为单箱单室变高度箱梁，以两个半幅桥组成全桥。半幅桥箱顶面宽度13.95m，箱宽7.95m，梁体按全预应力设计，采用挂篮悬臂施工，分别在边跨合拢和中跨合拢后进行第一次及第二次体系转换。受遂宁市川中高等级公路建设开发有限责任公司的委托，由中铁西南院承担静载试验项目。本桥分为两幅，从主桥桥墩起相互独立，静载试验时作为两座桥分别进行。以上游幅桥为主要试验桥，进行较全面的试

4、验项目。下游幅桥进行典型工况试验项目。2.静载试验目的通过静载试验的满载以及偏载工况的汽车加载考核在试验桥梁结构在跨中的控制正弯矩、支点最大负弯矩和剪力作用下测试断面的应力效应、全桥挠度曲线、试验荷载下裂缝发展状况，并考核横断面悬臂根部的受力效应；通过动力试验了解桥跨结构的固有振动特性和行车时桥梁的强迫振动特性，从而了解桥跨结构的实际工作状态以及在使用荷载阶段的动力性能。静、动载试验考核结构的强度、刚度和整体受力性能。评定其现存的实际使用功能，确定其使用条件和注意事项，考核结构安全度，为桥梁的加固设计提供科学的依据。3.试验依据的规范、标准、技术条件1)公路旧桥承载能力鉴定方法交通部标准（88

5、）公路技字11号2)公路桥涵设计通用规范JTJ 021893)公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计通用规范JTJ 023854)混凝土结构试验方法标准GB50152925)大跨径混凝土桥梁的试验方法YC4/41978国际铁路合作组织4.试验主要仪器设备如表1-1，所有的仪器均在标定有效期内。 试验主要仪器设备表 表1-1序号仪器设备名称规格型号单位数量备 注1静态应变仪UCAM70A-200点台1分辩率12UCAM1A-20点台2分辩率13桥梁簧片位移计本院研制台2分辩率14水准仪S3-d台13 mm/km5经纬仪T1台1分辩率 1”6电阻应变片BQ120-80AA片200中原仪器厂产-A级7

6、动态应变测定仪MCC8A台2厂商日本共和8加速度传感器ASQ2BL个7厂商日本共和9信号放大器VAQ500个7厂商日本共和10动态信号分析仪DAA110B套1厂商日本共和11百分表国产个8精度0.01 mm5.试验程序：基本测试流程如下：测量值图1-1 应力测试流程图1-2 挠度测试流程 图1-3拾振器测试分析流程 图1-4 动应变测试分析流程6.加载车辆：本次荷载试验采用载重汽车充当，加载位置与加载工况的原则是：尽可能用最少的加载车辆达到最大的试验荷载效率，在满足试验荷载效率的前提下，简化加载工况，缩短试验时间。所需车辆的数量及载重，根据桥梁设计荷载等级按最不利荷载计算控制截面的控制内力，再

7、按使用车辆的技术参数计算控制荷载的等代加载荷载，得到需使用的加载车辆的数量及轮位。本桥所需进行试验的桥跨共分上、上游幅两幅桥，其所需要的加载车辆相同。图12 加载车辆示意图静载试验的加载轮位图见附图1。 加载车辆轴重 表1-2总重G前轴重G1后轴重G2310.00 kN54.00kN256.00 kN 本桥加载车辆全部为东风货车，总共12辆车，最大载重310kN,最小载重250 kN。静载用车12辆，动载用车2辆。二. 主要试验内容(一)试验前结构实际状况调查及检查1.桥梁结构竣工资料的搜集。2.桥梁结构有关设计资料的搜集。3.桥梁结构现状检查。梁体裂缝检查及桥面检查，以便观察、分析加载前后裂

8、缝发展情况；(二)静载试验：1.加载方式及加载等级本次静力试验荷载采用载重汽车充当，所需车辆的数量及载重，根据活载设计弯矩为标准等效换算而得。其荷载效率系数定义为：= Rf（1+）Rs 式中：Rf、Rs分别为试验加载效应、设计荷载效应，为冲击系数。加载位置与加载工况的原则是：尽可能用最少的加载车辆达到最大的试验荷载效率，在满足试验荷载效率的前提下，简化加载工况，缩短试验时间。静载试验于夜间开始进行，一般从20：00起正式加载。动载试验一般在白天进行。考虑结构加载后效应恢复的合理性及测量截面测点的有效性，本桥现场试验安排为：先进行静载加载试验，再进行动载行车、跳车、刹车试验，最后进行动载中自振特

9、性试验（脉动试验）。卸载（测读）考虑确保试验加载过程中结构安全，静载试验首先进行控制工况加载（全跨满载）：根据计算确定的加载水平及加载方式分2级加载，其中3次卸载测读，2级加载测读，测读的荷载效率系数分别为0.8和1.0，如图2所示。其它加载工况按一级加载，1次初始测读，1次加载测读卸载测读。注：为荷载效率系数图21 静力试验荷载分级示意图2.静载试验测试方法梁体截面应力、应变，采用在梁体箱梁内侧粘贴电阻应变片，由电阻应变测量系统测量，梁体内侧的上翼缘悬臂的试验荷载下的应力、应变采用在梁体悬臂底面及箱梁外侧粘贴电阻应变片测量。梁体的竖向挠曲变形曲线，采用在另一半幅桥摆设全站仪进行测量，并在边跨

10、跨中梁底设置簧片挠度计作为校核。墩梁水平变位采用在墩顶安置百分表进行观测。在试验中，专人观察梁体是否有裂缝出现。如发现了裂缝，其宽度用读数显微镜在测量。必要时采用超声波探测仪测量既有裂缝的深度变化。3.测试截面布置：1)全桥试验测量截面位置 ：、 截面为上游幅桥主梁截面，其余为下游幅桥。 、 、 北岸 图22 全桥荷载试验测量截面总体布置图2)240截面测点布置截面 1、2、3、4、14为纵、横向的双片。截面 1、2、3、4、14为纵、横向的双片。图23 、截面应变测点布置 3140cm 截面布置纵向应变测点与截面相同，共16点。、 截面2、10号测点作动应变测点。图24 、截面纵向应变测点布

11、置250注： 截面1、2、3、4、14点为纵、横向的双片。图25 截面纵向应变测点布置420 cm测墩梁静载相对位移布设纵、横向百分表共2个截面应变花测点布置在上游幅主梁内腹板面上上游下游侧各一组。全桥共布置应变花2组。图26 截面应变花测点布置 4号墩图27 截面竖向应变片测点布置4.静载试验主要测试项目 内江桐梓坝遂宁涪江三桥静载试验主要测试项目汇总 表2-1项目工况加载截面测试内容静载试验上游幅桥1中跨跨中截面主梁应力及挠度、主梁应力及挠度影响线。2边跨跨中截面主梁应力及挠度、主梁应力及挠度影响线。主梁主拉应力、剪应力测量。3墩顶主梁截面主梁应力测量、主梁应力及挠度影响线。4边跨截面主梁

12、主拉应力、剪应力测量。支座处墩、梁的相对位移测量。下游幅桥5中跨跨中截面主梁应力及挠度测量。主梁应力及挠度影响线。6墩顶主梁截面主梁应力测量。主梁应力及挠度影响线。5.静载现场试验进行情况内江桐梓坝遂宁涪江三桥试验现场两幅桥各设置了一套静载观测系统，通过三个集线箱将上、下游幅桥串为一个系统。上游幅桥设置一个集线箱，下游幅桥设置两个集线箱。上游幅桥静载现场试验于7月19日晚21时到7月20日1时，下游幅桥静载现场试验于7月20日2时到7时结束。试验时天气状况：阴，气温范围：2629。试验进行刚开始时，桥面上围观人员较多，但正式读数开始时人员都已出桥，对静载数据采集没有干扰。总的说来现场试验情况顺

13、利，数据采集有效。 内江桐梓坝遂宁涪江三桥静载试验荷载效率表 表2-2工况序号123考察桥梁上 游 幅 桥考察断面中跨跨中断面4#墩墩顶断面实际荷载效率正弯矩 =93 % 控制正弯矩 =108 % 控制负弯矩=93 % 加载车辆数量8辆10辆12辆工况序号45678考察桥梁下 游 幅 桥考察断面中跨跨中断面边跨断面墩顶断面支座附近断面悬臂根部实际荷载效率控制正弯矩=109 %正弯矩=102 % 控制负弯矩=93 % 剪应力=110 % 横向=100 %加载车辆数量10辆8辆12辆8辆2辆(三)桥梁动载试验：1.桥梁动载试验内容1）自振动特性试验（脉动试验）对主梁进行自振频率测定：竖向12阶，横

14、向1阶，推求各阶阻尼比。对主梁振型，测量竖、横向各一阶。自振特性测量主要采用脉动法，并利用行车的余振信号进行核对。2）强迫振动试验（行车试验）(1)无障碍行车试验：在桥面无任何障碍的情况下，桥面为3车道的连续刚构梁桥，用载重汽车以双车5公里/小时 (准静态)和20、30、40公里/小时的速度通过桥跨结构，测定桥跨结构在运行车辆荷载作用于的动力反应。(2)跳车试验：用以模拟桥面不平整或桥面铺装局部损伤状态下运行车辆荷载对结构的有害冲击作用。跳车采用在桥跨控制截面处桥面上设置8 cm高的三角木障碍物，双车以20，30km/h通过，实测相应截面的动应变及强振振幅。(3)制动试验双车以30km/h车速

15、过控制截面处作紧急制动，实测水平惯性力对结构的影响，同时利用拾振器实测纵向振幅，考核本桥支座。2.动力试验测试方法桥墩跨结构测点振动时程曲线，采用伺服加速度传感器，配伺服放大器并记录其行车全过程输出信号，布置在控制性的跨中截面。梁体的动应力，采用在梁体控制截面的箱梁内表面粘贴电阻应计，配动态应变仪输出电压信号并记录其行车全过程输出信号。下游幅幅桥布置5个动态应变测点，上游幅幅桥布置7个动态应变测点。动态应变测点布置见图238。梁体动挠度测点布置在控制性的边跨最大正弯矩截面，上、上游幅桥共设2个。动载试验测试项目汇总如表2-3 动载试验测试项目汇总 表2-3动载试验工况结构自振特性测定结构强迫振

16、动响应竖向横向冲击系数跳车制动上游幅桥双车频率、阻尼系数频率动应力动挠度动应力动挠度动应力动挠度下游幅桥单车频率、阻尼系数频率动应力动应力动应力3.动载现场试验进行情况下游、上游幅桥试验现场均设置了动载观测系统，其动载现场试验于静载现场试验完成后的7月20日凌晨即开始进行到当天下午14时结束。上游幅桥动载试验中行车、跳车、制动均用重车2辆并行，下游幅桥动载试验中用重车1辆。加载车车况较好，驾驶员技术熟练、车辆速度表较为准确。同时在试验桥两端派专人用红旗标志进出桥，调度人员在车上用秒表计时以核对车速。动载试验的结构振动响应测试时，保证了信号完整，测记长度足够，且照顾到各测记通道的动态范围，对小信

17、号足够灵敏，大信号不饱和。对于每一次测记，均以示波器监视主要测点的振动时程曲线，保证了动载试验测量信号质量。脉动试验于7月23日23时到7月24日凌晨2时完成。因桥上通道不断有车辆、行人通过，对动载数据采集有一定的干扰。总的说来动载现场试验情况顺利，数据采集有效。三. 结构静载试验成果(一)静载挠度内江桐梓坝遂宁涪江三桥的静载挠度测点布置图3-1，全桥静载挠度曲线见图3-1，下游幅幅桥的静载挠度见表4-4，全桥静载挠度曲线见图4-2。从挠度曲线的线型及连续梁各跨的挠度值可知两联桥在静载下的变形无异常状态，即未发现桥梁某区域有刚度被异常削弱的表现。上、下游幅幅桥在静载下跨中截面的最大挠度校验系数

18、见表3 -1所列。挠度校验系数 值在0.570.73间，在钢筋混凝土梁桥的正常范围内。实测主要挠度测点正负挠度绝对值之和与计算跨度之比远小于设计规范允许值L / 600。 静载跨中截面的最大挠度及结构校验系数 表3-1上游幅桥挠度测点所在截面号截面截面静载试验工况1工况2工况3工况实测值(mm)-16.6-19.2-12.8理论值(mm)-20.32-24.53-17.16实测正负挠度之和1821.818.6挠度与计算跨度比1/70001/58001/6800下游幅桥挠度测点所在截面号截面截面截面静载试验工况5工况4工况6工况实测值(mm)-6.8-17.4-12.6理论值(mm)-7.92-

19、24.58-17.21实测正负挠度之和8.620.417.6挠度与计算跨度比1/80001/60001/7000纵7纵向挠度测点布置5横向挠度测点布置图31 纵、横向挠度测点布置图 内江桐梓坝遂宁涪江三桥下游幅幅桥静载纵向挠度分布表 表3-2工况纵1纵2纵3纵4纵5纵6纵7工况（mm）1.40.6-7.8-16.6-6.60.61.2工况（mm）2.21.6-9.0-19.2-8.22.22.6工况（mm）-1.8-1.6-8.4-12.8-4.01.25.8注:挠度值均以向上为正，向下为负。纵7纵6纵5纵4纵3纵2纵1南岸北岸-16.6 mm图32 上游幅桥I工况(=80%)全桥挠度纵向分布

20、图北岸南岸岸内纵7纵6纵5纵4纵3纵2纵1-19.2 mm图33 上游幅桥工况(=100%)全桥挠度纵向分布图纵7 纵6纵5纵4纵3纵2纵1南岸北岸-12.8 mm 图34 下游幅桥工况全桥挠度纵向分布图 内江桐梓坝遂宁涪江三桥下游幅幅桥静载横向挠度表： 表3-3工况截面横1横2横3横4横5工况（mm）-16.6工况（mm）-20.0-19.8-19.2-16.6-15.6上游下游54312-19.2 mm 图35 下游幅幅桥工况中跨中截面挠度横向分布图 江桐梓坝遂宁涪江三桥下游幅幅桥静载纵向挠度表 表3-4工况 纵1纵2纵3纵4纵5纵6纵7工况（mm）-1.2-0.4-7.4-12.6-3.

21、81.45.0工况（mm）3.00.8-6.8-17.4-6.02.03.0工况（mm）-6.8-3.01.81.40.6-0.2注:挠度值均以向上为正，向下为负。 北岸南岸-17.4 mm 图36 下游幅桥工况全桥挠度纵向分布图-6.8 mm 图37 下游幅幅桥工况全桥挠度纵向分布图纵6纵5纵4纵3纵2纵1北岸南岸纵7-12.6 mm 图38 下游幅桥工况全桥挠度纵向分布图 内江桐梓坝遂宁涪江三桥下游幅桥静载横向挠度表 表3-5 工况截面横1横2横3横4横5工况（mm）-17.2-17.8-17.4-18.4-19.2工况（mm）-7.2-2.4-8.8-3.6-6.0-17.4 mm 图3

22、9 上游幅桥中跨中截面挠度横向分布图上游下游12453-8.8 mm图310 下游幅幅桥纵1横向分布图(二)静载应力1.箱梁纵向应力上游幅桥的静载试验中共进行了3种工况，下游幅桥的静载试验中共进行了5种工况，其考察内容和静载各工况实际达到的加载效率见表2-2。静载实测应力分布及结构校验系数见表3-6、表3-7。从表中各工况应力分布值和结构校验系数可知：上游幅桥静载中跨中控制正弯矩工况下箱梁底板的平均应力值为1.27 Mpa，结构校验系数为0.86，箱梁顶板的平均应力值为-0.63 Mpa，结构校验系数为1.13。注意到荷载效率= 108%，说明实测应力值与理论值计算值符合程度较高。下游幅桥静载

23、中跨中控制正弯矩工况下箱梁底板的平均应力值为1.35 Mpa，结构校验系数为0.89，箱梁顶板的平均应力值为-0.73 Mpa，结构校验系数为1.11。注意到荷载效率= 109%，说明实测应力值与理论值计算值符合程度较高。静载控制负弯矩工况下箱梁顶板的平均应力值：下游幅桥为0.33 Mpa，上游幅桥为0.36 Mpa，结构校验系数都在1上游下游。箱梁底板的结构校验系数较大，大致是由于截面与墩-梁的刚性节点距离较近的缘故。虽然其结构校验系数大到1.45和2.20，但其静载压应力的绝对值最大只有0.88 Mpa，完全能保证结构安全性。边跨最大正弯矩截面顶、底板的应力结构校验系数都在1左右，实测应力

24、值与理论值计算值符合程度较高。各测试截面箱梁腹板的实测应力与各工况下该测点布置位置的理论应力分布状况基本是一致的。表3-6、表3-7列出了腹板中间测点的实测应力和理论应力值。这些值都是小数量级的拉应力。对于中性轴附近小数量级的应力值一般都不作结构校验系数的分析。不过从比较中可以看出两者拉、压的性质相同，实测应力值都偏小。上游幅桥静载实测应力及结构系数表 表3-6加载工况测点位置实测值理论值结构校验系数应力（Mpa)应力（Mpa）中跨中正弯矩= 93%箱梁顶板-0.63-0.561.13上游腹板(中)0.200.50/下游腹板(中)0.100.50/箱梁底板1.111.290.86中跨中正弯矩=

25、 108%箱梁顶板-0.73-0.661.11上游腹板(中)0.230.59/下游腹板(中)0.070.59/箱梁底板1.271.510.84墩顶负弯矩= 93%箱梁顶板0.330.330.99上游腹板(中)0.10.06/下游腹板(中)0.10.06/箱梁底板-0.56-0.381.45下游幅桥静载实测应力及结构系数表 表3-7加载工况测点位置实测值理论值结构系数应力（Mpa)应力（Mpa）墩顶负弯矩= 93% 箱梁顶板0.360.331.09上游腹板(中)-0.17-0.13/下游腹板(中)-0.2-0.13/箱梁底板-0.84-0.382.20中跨中正弯矩= 109% 箱梁顶板-0.73

26、-0.661.11上游腹板(中)0.660.59/下游腹板(中)0.330.59/箱梁底板1.351.530.89边跨正弯矩= 102% 箱梁顶板-0.44-0.450.98上游腹板(中)0.360.53/下游腹板(中)0.000.53/箱梁底板1.171.171.002.剪力和主拉应力在下游幅桥桥端支座附近的中性面布置了应变花，实测静载主拉应力和最大剪应力。由于实际与计算桥梁中性轴位置的差别，其计算值的离散性一般都较大。本桥的相关结果如表3-8所示。从表列数值可知，两者之间的符合程度尚可。 下游幅桥静载剪应力、主拉应力 表3-8 工况： 7测量时间：7-20日 7：20测量仪器：UCAM70A应变花位置主拉应力（Mpa）主压应力（Mpa）剪应力（Mpa）实测主拉应力方向0距墩中（cm）距顶面（cm）腹板实测值计算值校验系数实测值计算值校验系数实测值计算值校验系数420110上游侧0.080.110.73-0.94-0.462.040.860.511.6933420110下游侧0.161.45-0.831.800.551.08363.悬臂偏载应力 为了考查悬臂部分应力分布情况，我们特别在下游幅桥2号墩15m断面上游幅侧增设了一个断面，测点布置如图311。试验时在15m长