1善家河大桥荷载试验检测方案Y1汇总.docx
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1善家河大桥荷载试验检测方案Y1汇总
桥梁荷载试验
检测方案
工程名称：
山峡库区巴东新县城至野三关公路工程
善家河大桥
工程地点：
湖北省巴东县野三关镇两溪坪村
委托单位：
×××××××××××××
武汉马房山理工工程结构检测有限公司
二O一四年十月二十五日
桥梁地理位置图
桥梁基本状况卡片
1
路线编号
/
2
路线名称
－
3
路线等级
4
桥梁编号
/
5
桥梁名称
善家河大桥
6
设计荷载
公路-
级
7
桥面铺装
沥青混凝土
8
建成年限
9
管养单位
10
桥长（m）
11
桥面总宽（m）
10
12
车行道宽（m）
9（净宽）
13
支座形式
GYZ板式橡胶支座、
GPZ（Ⅱ）盆式橡胶支座
14
伸缩缝类型
D80及240型
上部构造
孔号
项目
第1跨~第7跨，共7跨
形式
预应力混凝土连续T梁、箱梁
跨径（m）
3×30+（80+120+80）+30
材料
C50砼
下部构造
墩台号
项目
0#台，1#墩~6#墩、7#台
式样
U型桥台，矩形实心薄壁墩，双肢矩形空心墩、薄壁空心墩及矩形实心墩
材料
台帽、背墙：
C30砼，桥墩：
C40砼，台身、扩大基础、桩基：
C25砼
基础型式
扩大基础、桩基础、钻（挖）孔灌注桩
桥梁草图（右幅立面图）：
善家河大桥立面布置图（单位：
cm）
一、工程概述
善家河大桥位于野三关镇两溪坪村和水田坝村之间，桥址区跨越一较狭窄河谷，河谷约呈“V”形，切割深度约183m，河宽月15-30m，河中常年有水。
本桥平面分别位于缓和曲线（起始桩号：
k56+627，终止桩号：
k56+647.534，参数A：
82.464，右偏）和直线（起始桩号：
k56+647.534，终止桩号：
k57+068）上；纵面均位于2.9%的纵坡上，上跨善家河，河宽约5m，桥跨布置不受河流影响。
主桥采用（80+150+80）m连续刚构，引桥采用30m装配式预应力砼连续T梁，先简支后结构连续体系；全桥共三联，桥跨组合：
（3x30+（80+150+80）+30）m。
主桥上部结构为（80+150+80）m三跨预应力混凝土连续刚构箱梁，箱梁根部高度9.2m，跨中高度3.2m，箱梁根部底板厚90cm，跨中底板厚32cm，箱梁高度以及箱梁底板厚度按2.0次抛物线变化。
箱梁腹板根部厚70cm，跨中厚50cm，箱梁腹板厚度从根部至跨中从70cm~60cm~50cm分两次四个节段变化。
箱梁顶板厚度28cm，0号节段顶板厚48cm。
本桥4#、5#墩为主桥桥墩，4#墩身采用双肢变截面矩形空心墩，肢间净距5m，纵向每墩双肢外侧不放坡，横向从上向下均按60:
1放坡；5#墩身采用双肢等截面矩形空心墩，纵、横向每墩双肢外侧均不放坡。
主墩承台厚4.5m，基础采用桩径2.5m的钻（挖）孔灌注桩，基桩按纵向三排、横向两排布置，每墩共6根桩。
3#过渡墩采用等截面薄壁空心墩，承台厚3.0m，基础采用桩径1.8m的钻（挖）孔灌注桩；6#过渡墩采用等截面矩形实心墩，承台厚2.5m，基础采用桩径1.5m的钻（挖）孔灌注桩，基桩按纵向两排、横向两排布置，每墩共4根桩。
引桥上部构造为30m后张预应力混凝土T梁，先简支后结构连续体系。
30mT梁预制梁高2.0m，每孔布置4片T梁，梁距2.45m，梁间横向采用75cm宽湿接头连接；引桥上部构造采用30mT梁通用图。
下部构造采用矩形实心薄壁墩、桩基础，桥台采用U型桥台、扩大基础。
过渡墩处设240型伸缩缝，主桥箱梁下设GPZ（Ⅱ）2.5DX单向滑动盆式橡胶支座和GPZ（Ⅱ）2.5SX双向滑动盆式橡胶支座各一套。
沥青混凝土：
桥面铺装，全桥桥面铺装厚度9cm。
C50混凝土：
主梁、8cm厚混凝土现浇调平层，引桥上构预应力混凝土T梁及其湿接缝、桥面现浇层、墩顶现浇连续段，8cm厚桥面现浇层。
C40混凝土：
主桥墩身，主桥过渡墩帽梁、墩身，实心薄壁墩墩身、实心薄壁墩盖梁、空心薄壁墩墩身、空心薄壁墩盖梁。
C30混凝土：
桥台台帽、背墙、挡块、侧墙顶、桥墩承台、主桥桩基、防撞护栏及桥头搭板。
C25混凝土：
引桥桩基、U台台身、侧墙和扩大基础。
设计速度：
40km/h。
设计荷载：
公路-I级。
桥梁宽度：
桥面净宽9m，桥梁全宽10m。
本合同段参建单位如下：
建设单位：
×××××××××××××
设计单位：
中国公路工程咨询集团有限公司
监理单位：
×××××××××××××
施工单位：
×××××××××××××
该工程已接近完成，为检验工程质量和为交工验收提供依据，受建设单位委托，我司拟于××××年××月对善家河大桥进行荷载试验。
二、试验检测依据
本次检测工作依据或参照以下规范和资料进行：
1、交通部《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80-2004）；
2、交通部《公路工程竣（交）工验收办法实施细则》（交公路发[2010]65号）；
3、交通部《公路桥梁技术状况评定标准》（JTG/TH21-2011）；
4、交通部《公路桥梁承载能力检测评定规程》（JTG/TJ21-2011，以下简称“评定规程”）；
5、交通部《公路桥涵养护规程》（JTGH11-2004）；
6、交通部《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）；
7、交通部《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）；
8、建设部《工程测量规范》（GB50026-2007）；
9、《山峡库区巴东新县城至野三关公路工程善家河大桥两阶段施工图设计》（中国公路工程咨询集团有限公司，2012年3月）。
三、检测目的、类型、对象及项目
（一）检测目的
通过检测，判断桥梁的工作状态，并根据桥梁检测和荷载试验结果，结合结构计算分析，对桥梁承载能力、工作状态进行综合评估，为工程的交（竣）工验收提供质检评定资料。
（二）检测类型
本次试验主要是检验结构承载能力是否符合设计要求，以确定能否交付正常使用，因此需进行基本荷载试验。
（三）检测对象
根据现场条件，外观检查情况，拟选取道路前进方向的第4跨和第5跨作为试验桥跨，具体检测控制截面为第5跨跨中的正弯矩截面（M截面），距4#墩中心线7.5m处的负弯矩截面（N截面），第4跨距4#墩中心线48m处的正弯矩截面（P截面），如图1所示。
图1检测截面（M、N、P）位置示意图（单位：
cm）
（四）检测项目
本次工作主要包括以下3方面的内容：
1、结构外观检查
2、静载试验
（1）通过静力荷载试验，了解试验桥跨结构的控制截面在最不利荷载作用下最不利位置的应变分布情况、应变与荷载效率的关系、实测值与理论计算值的对比情况；
（2）通过分析在最不利试验荷载作用下试验桥跨控制截面挠度观测情况，评价结构的整体刚度。
3、动载试验
（1）通过跑车、刹车和跳车试验，测定试验桥跨结构在动力荷载作用下的受迫振动特性，如频率、振幅和振型等；
（2）通过自然脉动试验，测定试验桥跨结构自振特性，如结构的自振频率和阻尼特性等。
四、静载试验
静载试验拟采用三轴载重汽车加载，汽车荷载的选用遵循以下原则：
（1）使各控制截面加载效率系数满足静力试验荷载效率的要求；
（2）在满足试验要求下尽可能减少加载用车数量。
拟采用单车重400kN车辆加载，其轴重、轴距及平面布置如图2所示。
图2加载汽车轴重、轴距及平面图（单位：
m）
根据《评定规程》的要求，桥梁的静力试验按荷载效率η来确定试验的最大荷载。
静力荷载效率η的计算公式为：
式中：
--试验荷载作用下，检测部位变形或内力的计算值；
--设计标准荷载作用下，检测部位变形或内力的计算值；
---设计取用的动力系数。
本次试验为基本静载试验，荷载效率取值范围为0.8~1.0。
（一）静载试验加载
静载试验加载布置详见后期计算结果。
（二）试验测点布置
1、挠度测点布置
对于连续刚构桥，依据《试验方法》要求，在试验跨梁端、跨中和相邻非试验跨跨中各布置1组挠度测点。
本次试验按《试验方法》要求，在箱梁两侧腹板位置布置A1~A9和B1~B9，共10×2=20个测点，具体测点布置见图3所示。
注：
采用精密水准仪测量挠度。
图3挠度测点布置图（单位：
m）
2、应力（应变）测点布置
试验桥跨为连续刚构桥，应力检测控制截面选择在边跨最大正弯矩P截面、墩顶负弯矩N截面及中跨跨中最大正弯矩M截面。
在各截面处的箱梁梁底板均布4个测点；在腹板底部、中部和顶部各布置3个应变测点。
共计设27个应变测点（三个截面各设置9个应变测点），具体应变测点位置见图4~图6所示。
图4M截面应变测点布置图（偏载）（单位：
m）
图5N截面应变测点布置图（偏载）（单位：
m）
图6P截面应变测点布置图（偏载）（单位：
m）
试验加载过程中的观测项目如表1所示。
表1试验加载工况及检测测点表
试验加载工况
挠度观测
应力观测
M截面正弯矩
Z3、Z5~Z9、Z10，
Y3、Y5~Y9、Y10
M截面
N截面负弯矩
/
N截面
P截面正弯矩
Z1~Z5、Z7，Y1~Y5、Y7
P截面
（三）静载试验程序与终止条件
1、试验程序
静载试验的加载试验的程序为：
（1）将加载汽车过地磅称重后，错开停放在不影响试验桥跨的位置。
（2）正式加载前，三辆加载车辆并排缓慢地来回二次对全桥进行预压，然后非工作人员退场，待一切工作安排就绪，各试验量测仪表读数调零，进行第一次空载读数（应变和挠度），同时记录该时刻的气温。
（3）正式实施试验加载，每个试验载位采用偏置进行加载。
试验加载汽车按试验方案分级加载。
每个载位满载后，记录该时刻的气温。
每级汽车荷载驶入指定的区域就位后，稳定15分钟记录加载后开始试验观测第一次读数，间隔10分钟再记录加载的第二次读数，两次读数差均小于前次读数增量的10％时，认为结构变形已趋稳定。
此时所记录的数据为试验实测数据。
（4）该桥试验的载位满载完成后进行一次卸载，稳定20分钟后观测应变数据，待应变数据稳定后，量测挠度。
测量完成后，记录该时刻的气温。
2、试验终止条件
在试验加载过程中，为了确保桥梁的安全，防止试验荷载对桥梁造成损伤，在发生下列情况应终止加载试验：
（1）控制测点应变值已达到或超过理论计算的控制应变值时；
（2）控制测点变位（或挠度）超过规范允许值时；
（3）由于加载，使结构裂缝的长度、宽度急剧增加，或者新裂缝大量出现，或者缝宽超过允许值的裂缝大量增多，对结构使用寿命造成较大的影响时。
五、动载试验
（一）动载试验目的
桥梁结构的动力特性，如固有频率、阻尼系数和振型等，只与结构本身的固有性质有关，是结构振动系统的基本特征；另一方面，桥梁结构在实际动荷载作用下，结构各部位的动力响应，如振幅、动应力、动位移、加速度以及反映结构整体动力作用的冲击系数等，不仅反映了桥梁结构在动荷载作用下的受力状态，也反映了动力作用对驾驶员和乘客舒适性的影响。
结构在运营期间一旦有较大的损伤（如梁体开裂、基础状态恶化等），结构的动力参数（如频率、阻尼等）将会出现较大的变化。
动载试验主要用于综合了解结构自身的动力特性以及结构抵抗受迫振动和突发荷载作用的能力，以判断结构的实际工作状态和实际承载能力，同时也为使用阶段结构评估积累原始数据。
（二）动载试验内容
动载试验对主桥（80+150+80）m连续刚构桥梁进行，拟通过脉动试验、行车试验、跳车试验和制动试验测定桥梁作为一个整体结构在动力荷载作用下的受迫振动特性和结构的自振特性，以评价桥梁的最大动力响应，分析结构有无较大缺陷。
动载试验是采用一台重量约为300kN的汽车，按如下4种工况进行动载试验：
1、在桥面上，汽车分别以10km/h、20km/h、30km/h、40km/h的行驶速度进行跑车使桥梁产生受迫振动，量测桥梁的振动频率和振幅。
2、在桥面上，汽车以20km/h的行驶速度进行跑车，在跨中紧急刹车使桥梁产生受迫振动，量测桥梁的振动频率和振幅。
3、试验跨的跨中位置，汽车从约15cm高的垫木上后轮自由下落对桥梁进行的激励振动，量测桥梁的固有振动频率和阻尼。
4、在桥梁无车辆通行时，桥梁受环境自然激励，量测桥梁的固有振动频率。
动态拾振传感器测点沿桥跨按图7布置在桥面的一侧，通过在动荷载作用下，测量其动态响应的变化。
图7主桥脉动试验测点布置（单位：
m）
（三）脉动试验内容
对全桥其余各联测量脉动基频，在各联的第1、2跨跨中设置拾振器，以测量各联的竖向振动基频。
六、主要仪器设备
本次检查、检测使用的仪器设备清单如表2所示。
表2拟投入的主要仪器设备一览表
仪器设备名称
型号规格
生产厂家
数量
精度
检测用途
数据采集仪
DT85G
北京基康
1套
1με
静载试验
振弦式应变计
SM-5A
北京基康
27个
1με
静载试验
信号采集分析仪
DH5922
东华
1台
0.001Hz
动载试验
拾振器
891-2
东华
3个
——
动载试验
裂缝宽度测量仪
PTS-C20
武汉博泰斯科技有限公司
1套
0.01mm
表观检查
红外线测温仪
RAYMT4U
美国Raytek
1台
0.1°C
静载试验
精密水准仪
DL-102C
日本拓普康
1套
0.01mm
静载试验
长变焦照相机
DSC-HX300
日本索尼
1台
表观检查
桥梁计算软件
MIDAS/Civil
北京迈达斯
1套
静动载试验
七、拟投入的人员
为做好此次试验检测任务，我司拟投入以下人员参与工作，具体情况详见表3：
表3拟投入的主要检测人员一览表
序号
姓名
学历
专业
职称
拟在本项目中任职
1
王佶
博士
结构
教授
桥梁专家
2
范剑锋
博士
桥梁
副教授
项目负责人
3
彭自强
博士
岩土
副教授
技术负责人
4
鄢谷生
硕士
桥梁
工程师
现场负责人
5
张继贤
本科
测量
工程师
应力、线形测试
6
邹汛
本科
测量
工程师
应力、线形测试
7
李义虎
本科
土木
助工
应力、温度测试
8
丁大伟
研究生
土木
研究生
应力、温度测试
9
陈梦龙
研究生
土木
研究生
应力、温度测试
八、试验组织与进度安排
外观检查与检测需要1个白天，荷载试验准备时间为3个白天，荷载试验需要1个晚上（时间晚上8：
00~次日凌晨3：
00）。
荷载试验工作进度预计如下：
1、外观检查1天；
2、荷载试验准备3天；
3、动静载试验1天；
4、数据的整理及报告编写30天。
2014年10月25日
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