桥梁荷载检测报告.docx

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桥梁荷载检测报告

检测报告

报告编号：

BG-151112-QLJ-001

工程名称：

***路检测中心桥

委托单位：

江苏***路桥工程有限公司

**市***交通工程试验检测有限公司

2015年**月**日

第一章概述3

1.1工程概况3

1.2检测目的4

1.3检测项目4

1.4评定依据4

1.5仪器设备4

第二章荷载试验6

2.1静载试验6

2.1.1控制截面选择6

2.1.2测点布置6

2.1.3试验荷载及工况6

2.1.4试验结果汇总9

2.2动载试验17

2.2.1试验内容17

2.2.2测点布置17

2.2.3试验结果分析17

2.3BCI平分及计算17

第三章结论32

第一章概述

1.1工程概况

检测中心桥横跨**路与检测中心，该桥建于2007年，设计不详。

该桥为单跨跨径L=10米简支板梁桥，计算跨径9.1m，桥面宽（8+0.5×2）米。

上部结构采用预制预应力空心板，板宽100cm，桥梁下部结构桥台采用重力式桥台。

标准跨径10m的预制混凝土简支板桥。

技术指标如下：

（1）道路等级：

二级公路；

（2）桥面宽度：

净－8m+2×0.5m，双向行驶，设计荷载按两车道考虑；两侧各设0.5m宽的安全带。

（3）汽车荷载等级：

公路－II级；

检测中心桥立面照见图1-1。

图1-1检测中心桥

为了对桥梁结构的工程质量和承载能力进行整体检测，确定对该桥作实桥现场静、动载试验。

本次试验工作由**市**交通工程试验检测有限公司承担，全部外业工作于2015年**月20日顺利完成。

1.2检测目的

测定桥跨结构在试验荷载作用下的力学参数，观测在试验过程中结构混凝土有无开裂及裂缝变化情况，进而分析桥梁结构是否满足设计承载力及使用性能要求。

1.3检测项目

（1）测量板梁控制截面砼的法向应力（应变）

（2）测量板梁控制截面的挠度

（3）观测板梁外表面砼的裂缝开展情况

（4）观测墩台的沉降情况

（5）各片板的横向受力分布情况

（6）测量桥跨结构的自振频率和阻尼系数

1.4评定依据

[1]《公路桥涵设计通用规范》JTGD60-2004

[2]《公路工程技术标准》JTGB01-2003

[3]《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTGD62-2004

[4]《公路桥涵地基与基础设计规范》JTGD63-2007

[5]《公路桥梁承载能力检测评定规程》JTG/TJ21-2011

[6]原桥设计图纸

1.5仪器设备

采用静态数据采集仪、机电百分表、动态数据采集仪等设备进行检测，主要仪器设备指标如下：

仪器设备名称

规格

编号

单位

数量

钢卷尺

30m

卷

裂缝观测仪

DJCK-2

QJ-01

台

数码相机

Sony

台

放大镜

把

应变计

只

位移传感器（位移计）

YHD-50

QJ-02-1~16

只

静态应变转换箱、采集箱

DH3816

GM-04

套

动态数据采集器

套

动态数据分析软件系统

套

动态应变仪

DH15202

116117

套

工具包（包括胶、丙酮等）

套

第二章荷载试验

2.1静载试验

2.1.1控制截面选择

确定观测截面的原则是将预制板在使用荷载下内力最不利的控制截面作为本次试验的观测截面。

由于该桥为简支板桥，最不利截面为跨中截面，且由于跨径不大，不对L/4截面进行测试。

2.1.2测点布置

为了测定各片板在试验荷载下的应力数据，在跨中截面每片板下各设2个应变测点，全桥总计16个应变测点（尚未计入温度补偿片），并在跨中截面每片板下各设1个位移测点，测点的具体位置见图2-1所示。

图2-1测点横断面布置示意图

为了测定支座沉降位移，在两端支座处每片板下各设1个位移测点，受时间及条件限制时，仅在一端桥台的支座处设测点。

故全桥共16个应变测点，16个位移测点。

2.1.3试验荷载及工况

1.试验荷载

静载试验的目的是检验结构的承载能力是否达到设计要求。

根据《公路桥梁承载能力检测评定规程》（JTG/TJ21-2011）中的规定，静力试验荷载的效率系数η的取值范围为

1.05≥η≥0.95

这里η＝Ｓstat/[Ｓ×（1+μ）]

式中：

Ｓstat──静载试验荷载作用下控制截面内力计算值；

Ｓ───控制荷载作用下控制截面最不利内力计算值，本桥其值取自公路I级活载内力的最不利值；

1+μ──按规范采用的冲击系数，此桥经计算f1=12.547,故1+μ=1.43；。

为了保证试验的有效性和便于租借试验用车，经过计算（通过适当控制车辆的数量和间距，使其产生与设计荷载相当的最大内力）确定，本次试验共需要2辆35吨重（现场称重误差不大于正负0.5吨）的载重汽车。

试验前对每辆车都过磅，记录下各辆车的实际轴重、总重、轮间距和轴间距，各辆汽车的参数见表2-1，后面的计算使用实际车辆信息。

静载试验加载车轴重表（单位：

kN）表2-1

编号

车牌号

轮距（m）

前中轴距

（m）

中后轴距（m）

前轴重（kN）

中轴重（kN）

后轴重（kN）

总重（kN）

苏****

1.9

3.8

1.35

157

153

381

苏****

1.9

3.5

1.35

138

137

361

380

13540380

2.静载试验工况和加载方法

与试验内容对应，共分为3种试验工况。

使用桥梁专用程序作出各观测截面的内力影响线面，得到边梁跨中截面弯矩影响面见图2-2：

（a）边梁跨中弯矩影响线

（b）桥梁有限元模型

图2-2内力影响面图及计算模型

根据影响面线确定各工况中汽车荷载及分级详见试验方案。

上述各工况中根据实际车辆重计算出试验荷载的效率见表2-2。

荷载效率表表2-2

工况

项目

试验荷载

①

公路I级荷载

②（未计1+μ）

荷载效率η

①/②（1+μ）

跨中弯矩（全截面）

515.66（kN·m）

845.53（kN·m）

0.426

2、3

跨中弯矩（全截面）

1192.95（kN·m）

845.53（kN·m）

0.987

由表2-2中数据可知观测截面在试验荷载下工况2、3下的荷载效率在0.95～1.05之间，符合《公路桥梁承载能力检测评定规程》中的规定，保证了试验的有效性。

而工况1是测试荷载横向分布情况，故只需一辆车，加载效率可不以规范规定来衡量。

3.静载试验的实施过程和保障措施

试验前，针对本座桥的结构情况，根据《公路桥梁承载能力检测评定规程》制定出详细的检测实施细则，以指导整个检测过程。

（1）试验前准备

试验前完成如下准备工作：

对板梁混凝土外表面做外观检查。

按照前述的应变和挠度测点布置方式进行放样，在挠度测点处安装百分表；对应变测点位置进行打磨、找平处理后，粘贴电阻应变片和焊接导线，其间即时量测应变片与导线的连通性及电阻值的大小，以保证连接于同一扫描单元的应变片的电阻值相差在±5欧姆以内。

如果测点位置潮湿,则先用电吹风机烘干。

试验导线及联机调试等项准备工作就绪后，采用1辆载重车进行预备试验，以检验各测点应变片及采集记录仪器工作的可靠性，经检验无误后，开始正式加载测试。

（2）加载试验

为了确保安全，试验采用分级加载的措施，每级加载时车辆缓缓驶入预定加载位置，立即测取当时的挠度和应变值并立即与计算值作比较，经分析确信结构仍处于弹性工作阶段后，再增加下一级荷载。

逐级加载达到最大荷载后再逐级卸载。

在试验过程中，为减少混凝土流变特性对测读结果的影响，各工况荷载到位后，关闭汽车发动机，持续10分钟以上，待结构变形完全稳定后再测取数据；每次卸载后至下一次加载的间隔时间均不少于10分钟。

从而保证了测量结果的可靠性。

2.1.4试验结果汇总

1．横向分布情况

检测中心桥上部结构由8片空心板铰接组成，其中6片中板尺寸一致，边板与中板宽度不同。

按铰接板法计算横向分布影响线，并在横向分布影响线上加载，即可得到横向分布系数理论值。

各片板在工况I下实测挠度见表2-3。

　工况I下各片板实测挠度（单位:

mm）表2-3

工况

1号板

2号板

3号板

4号板

5号板

6号板

7号板

8号板

I-1

0.96

1.06

1.04

0.98

0.81

0.64

0.47

0.39

I-2

0.84

1.05

1.16

1.17

1.02

0.75

0.57

0.40

I-3

0.59

0.80

0.97

1.20

1.21

1.00

0.79

0.64

I-4

0.41

0.59

0.72

1.03

1.23

1.18

1.10

0.97

I-5

0.25

0.42

0.53

0.75

1.02

1.15

1.29

1.36

各片板在工况I下Midas软件计算挠度见表2-4。

　工况I下各片板Midas计算挠度（单位：

mm）表2-4

工况

1号板

2号板

3号板

4号板

5号板

6号板

7号板

8号板

I-1

1.68

1.49

1.33

0.93

0.56

0.34

0.23

0.17

I-2

0.98

1.21

1.27

1.22

0.90

0.56

0.36

0.27

I-3

0.51

0.69

1.00

1.21

1.00

0.68

0.50

I-4

0.28

0.37

0.56

0.90

1.22

1.27

1.21

0.98

I-5

0.16

0.22

0.33

0.52

0.88

1.34

1.51

1.76

画出实测挠度与计算挠度横向分布曲线如图2-3所示。

a）工况I-1

b）工况I-2

c）工况I-3

d）工况I-4

e）工况I-5

图2-3工况I各片板挠度对比曲线

现场试验得到工况I各级荷载下各片板跨中截面的弹性挠度值（已扣除支座沉降）见表2-5（本报告中所有位移向下为正）。

并根据下面公式计算横向分布系数，亦列于表2-5中。

式中fi为某截面第i片梁的测点挠度。

　工况I各级荷载作用下各片板跨中实测挠度值及横向分布系数表2-5

工况

数值

1#板

2#板

3#板

4#板

5#板

6#板

7#板

8#板

I-1

测点挠度

0.96

1.06

1.04

0.98

0.81

0.64

0.47

0.39

实测横向分布系数

0.15

0.17

0.16

0.15

0.13

0.1

0.07

0.06

理论横向分布系数

0.26

0.22

0.19

0.14

0.08

0.05

0.03

误差（%）

42.3

23.6

15.2

-9.3

-57.3

-96.5

-109.2

-129.3

I-2

测点挠度

0.84

1.05

1.16

1.17

1.02

0.75

0.57

0.4

实测横向分布系数

0.12

0.15

0.17

0.15

0.11

0.08

0.06

理论横向分布系数

0.13

0.17

0.19

0.18

0.14

0.09

0.06

0.05

误差（%）

7.7

11.8

8.3

2.9

-4.7

-23.7

-36.1

-31.3

I-3

测点挠度

0.59

0.8

0.97

1.2

1.21

0.79

0.64

实测横向分布系数

0.08

0.11

0.13

0.17

0.14

0.11

0.09

理论横向分布系数

0.08

0.10

0.15

0.17

0.15

0.10

0.08

误差（%）

0.0

-10.7

13.1

2.3

6.4

-10.7

-16.8

I-4

测点挠度

0.41

0.59

0.72

1.03

1.23

1.18

1.1

0.97

实测横向分布系数

0.06

0.08

0.1

0.14

0.17

0.16

0.15

0.13

理论横向分布系数

0.05

0.06

0.09

0.14

0.18

0.19

0.17

0.13

误差（%）

-20.0

-36.1

-12.5

2.3

2.9

13.7

11.8

2.1

I-5

测点挠度

0.25

0.42

0.53

0.75

1.02

1.15

1.29

1.36

实测横向分布系数

0.04

0.06

0.08

0.11

0.15

0.17

0.19

0.2

理论横向分布系数

0.03

0.05

0.08

0.14

0.19

0.22

0.26

误差（%）

-33.3

-79.3

-57.2

-33.1

-9.3

9.9

14.6

22.5

上表中理论横向分布系数为按铰接板法计算结果。

由表中可见荷载偏外侧加载时误差较大，且边板误差较大，中板误差较小。

尤其是对称于桥面中心线加载时，误差均小于20%。

由实测值与计算值、理论值对比可以分析出实桥的横向刚度情况。

对于本桥从实测值与计算值对比可以看出，实际横向刚度较计算值强，板之间的横向联系良好。

2.挠度分析

工况II、III均为跨中截面弯矩控制加载，其跨中截面测点位移弹性挠度实测值（跨中测点的位移读数减去支座处的位移读数，已扣除初读数及残余挠度）及计算值对比见表2-6，相应的对比曲线见图2-4。

　工况II、III荷载作用下各片板跨中实测挠度与计算挠度表2-6

数值类型

1号板

2号板

3号板

4号板

5号板

6号板

7号板

8号板

II-1实测

0.54

0.60

0.66

0.56

0.45

0.39

0.27

0.17

II-1计算

0.97

1.104

1.056

0.939

0.653

0.393

0.284

0.203

校验系数

0.55

0.54

0.62

0.60

0.68

0.98

0.95

0.84

II-2实测

0.82

0.95

1.01

0.92

0.73

0.58

0.39

0.25

II-2计算

1.344

1.569

1.48

1.337

0.901

0.632

0.451

0.267

校验系数

0.61

0.68

0.81

0.91

0.87

0.94

II-3实测

1.05

1.28

1.40

1.47

1.38

1.20

1.01

0.89

II-3计算

1.551

1.838

1.878

1.983

1.832

1.59

1.456

1.236

校验系数

0.68

0.70

0.75

0.74

0.75

0.76

0.69

0.72

II-4实测

1.10

1.40

1.59

1.79

1.84

1.66

1.45

1.25

II-4计算

1.617

1.926

2.018

2.23

2.228

2.014

1.92

1.609

校验系数

0.68

0.72

0.79

0.80

0.83

0.75

0.78

III-1实测

0.55

0.60

0.61

0.58

0.52

0.43

0.34

0.28

III-1计算

1.19

1.07

1.01

0.92

0.72

0.55

0.41

0.35

校验系数

0.46

0.56

0.57

0.60

0.72

0.78

0.82

0.80

III-2实测

0.85

0.96

0.91

0.77

0.60

0.42

0.35

III-2计算

1.67

1.55

1.42

1.21

0.92

0.78

0.51

0.46

校验系数

0.50

0.61

0.67

0.75

0.83

0.78

0.82

0.76

III-3实测

1.26

1.45

1.51

1.50

1.38

1.16

0.93

0.86

III-3计算

1.96

1.98

2.01

1.94

1.73

1.48

1.25

1.01

校验系数

0.64

0.73

0.75

0.77

0.80

0.78

0.75

0.85

III-4实测

1.26

1.50

1.66

1.79

1.78

1.52

1.25

1.12

III-4计算

2.04

2.10

2.20

2.25

2.15

1.90

1.63

1.30

校验系数

0.62

0.72

0.76

0.80

0.83

0.80

0.77

0.86

图2-4实测挠度与计算挠度对比曲线（II-4工况）

根据每级加载产生的跨中计算弯矩与实测位移画出曲线，得到荷载——位移曲线，如下图。

图III-4

工况II下1号板荷载——位移曲线

由挠度对比曲线可以看出，实测挠度分布与计算值趋势吻合，且所有挠度校验系数均小于1，表明桥梁刚度良好，优于设计值，实测挠度变化趋势与计算值吻合。

3．残余挠度分析

残余挠度分析可以反应板的工作状态，相对残余变位越小，说明结构越接近弹性工作状况，其分析要用到以下参数：

总变位

残余变位

相对残余变位

本桥检测中工况III卸载时许多数据溢出，无法作残余挠度分析（弹性挠度分析时按0处理），故此处仅给出工况II的残余挠度分析结果，见表2-7。

工况II荷载作用下各片板跨中残余挠度分析表2-7

测点

1#板

2#板

3#板

4#板

5#板

6#板

7#板

8#板

工况II

总变位（mm）

1.19

1.55

1.74

1.92

1.94

1.69

1.46

1.25

残余变位（mm）

0.09

0.15

0.145

0.13

0.1

0.03

0.015

相对残余挠度（%）

7.6

9.7

8.3

6.8

5.1

1.8

1.0

0.0

工况III

总变位（mm）

1.29

1.52

1.67

1.79

1.78

1.52

1.29

1.15

残余变位（mm）

0.03

0.02

0.01

0.00

0.04

0.03

相对残余挠度（%）

2.3

1.0

0.3

0.0

2.7

2.6

由表2-7可见，所有相对残余挠度均小于20%，表明板处于弹性工作状态。

4．应变分析

工况II、III均为跨中截面弯矩控制加载，其跨中截面测点弹性应变挠度实测值（跨中测点的位移读数减去支座处的位移读数，已扣除初读数及残余挠度）及计算值对比见表2-8，相应的对比曲线见图2-5。

工况II、III荷载作用下各片板跨中实测应变与计算应变表2-8

数值类型

1号板

2号板

3号板

4号板

II-1实测

II-1计算

校验系数

0.94

0.77

0.73

0.63

II-2实测

II-2计算

校验系数

1.06

0.80

0.84

0.74

III-4实测

52.5

46.5

56.25

61.5

III-4计算

校验系数

0.58

0.54

0.62

0.67

由表2-8可见除了II-2边板应变校验系数略超过1（估计为测试误差引起），其余均小于1，表明板的工作状况优于设计要求。

（应变——荷载曲线略）

5．风速风向

采用观测法对该桥试验期间风速风向进行观测，风速风向检测结果见下表。

风速风向观测表2-9

序号

观测时间

风速（m/s）

风向

10:

西偏南150

10:

西偏南450

10:

西偏南150

10:

西偏南150

11:

西偏北150

15:

西偏北150

16:

西偏北300

6．裂缝评定

试验前后及过程中在控制截面及其附近进行观测，未发现新增可观测裂缝。

在各工况试验荷载作用下，对各观测截面附近梁体的混凝土外表面做了仔细观察,未发现可观测的裂缝。

在各工况试验荷载作用下，经观测，桥梁的墩台未出现可观测的沉降。

2.2动载试验

2.2.1试验内容

行车试验：

试验时以1辆标准车（重36t的载重汽车）作为动力试验荷载，以车速为5km/h、10km/h、15km/h匀速通过桥跨结构，测取结构的动态增量。

测取结构的自振频率、阻尼比、最大振幅。

跳车试验：

试验时，让1辆标准车的后轮在桥梁跨中位置从高度为10cm的三角形垫木突然下落，从而对桥梁产生冲击作用，激起桥梁的竖向振动。

测定此时桥梁跨中截面测点的动态增量。

2.2.2测点布置

动应变传感器的布设在桥梁跨中截面。

2.2.3试验结果分析

若结构发生损伤将导致桥梁结构特征频率发生变化，根据实测的桥梁结构自振频率与设计理论计算频率的比值，可对桥梁结构的整体刚度性能和技术状况作出评定。

本桥采用一辆车进行了5km/h、10km/h及15km/h的跑车试验、跳车试验及刹车试验。

相关工况数据采集及分析如下。

1．跑车试验

5km/h跑车加速度时程曲线如下图所示：

图5km/h跑车加速度时程曲线

从图上直接量取得到周期T=0.08s，从而得基频f=12.5hz。

经过FFT变换以后如下图f=11.8hz

图5km/h跳车加速度时程经FFT变换曲线

5km/h跑车位移时程曲线如下图所示：

图5km/h跑车局部位移时程曲线

由此得1+μ=Smax/Smean=1.04。

10km/h

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