六安皋城东路桥荷载试验方案 精品Word文档下载推荐.docx
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（2）支点负弯矩断面；
（3）第2跨跨中最大正弯矩断面；
对应于这3个内力控制断面，确定个静载试验工况，即工况Ⅰ、工况Ⅱ、工况Ⅲ，工况ⅠV、工况V、工况VⅠ。
图4-1标准活载作用下全跨弯矩My包络图
由以上包络图可知，3跨预应力混凝土连续箱梁弯矩，沿桥跨纵向正弯矩以边跨作为控制、负弯矩以次边墩作为控制，经分析确定3个主要内力控制断面见图4-2所示。
图4-2各测试控制断面布置图（单位：
cm）
由控制断面确定的荷载试验工况及试验内容如下，具体位置如图4-2：
（1）工况Ⅰ：
A截面处箱梁最大内力及挠度的对称加载试验；
（2）工况Ⅱ：
A截面处箱梁最大内力及挠度的偏心加载试验；
（3）工况Ⅲ：
次边墩近支点B截面处箱梁最大内力的对称加载试验；
（4）工况Ⅳ：
次边墩近支点B截面处箱梁最大内力的偏心加载试验；
（5）工况V：
第二跨跨中C截面处箱梁最大内力及挠度的对称加载试验；
（6）工况Ⅵ：
第二跨跨中C截面处箱梁最大内力及挠度的偏心加载试验；
4.2静载测点布置
4.2.1弯曲应变（应力）测点
4.2.1.1典型测点布置
主梁每个正负弯矩控制断面至少布置8个应力（应变）测点，主要测试纵梁等构件各控制断面在最大弯矩作用下的受力状况。
各控制断面的典型测点布置见图4-3。
图4-3断面弯曲应力典型测点布置图
4.2.1.2A断面测点布置
主梁A断面正弯矩控制截面布置8个应力（应变）测点，测试纵梁在各级试验荷载和最大弯矩作用下的受力状况。
A断面测点布置见图4-4。
图4-4A断面弯曲应力测点布置图
4.2.1.3B断面测点布置
主梁B断面负弯矩控制截面布置5个应力（应变）测点，测试纵梁在各级试验荷载和最大弯矩作用下的受力状况。
B断面测点布置见图4-5。
图4-5B箱梁断面弯曲应力测点布置图
4.2.1.4C断面测点布置
主梁C断面正弯矩控制截面布置5个应力（应变）测点，测试纵梁在各级试验荷载和最大弯矩作用下的受力状况。
C断面测点布置见图4-6。
图4-6C箱梁断面弯曲应力测点布置图
4.2.2结构剪应变（剪应力）测点布置
在支点截面附近处腹板表面布置1组应变花，主要测量支点附近结构在中性轴附近的剪应力和主拉应力。
采用直角型应变花，1组直角型应变花由3支呈45°
间隔分布的传感器组成。
3支传感器编号分别为E0、E45、E90。
腹板表面应变花测点的具体构造见图4-7。
图4-7应变花具体构造图（单位：
4.2.3挠度测点
4.2.3.1桥梁挠度测量方法
桥梁挠度测量根据现场具体条件和情况选择使用电测位移计、激光挠度仪或精密水准仪进行各测点的挠度测量。
具体布置方法见图图4-8。
在该荷载试验中主要使用电测位移计法进行全桥挠度的测量。
图4-8位移计法示意图
4.3试验荷载
4.3.1加载车辆
39t试验加载车型见图4-9所示。
图4-9试验加载车型图（单位：
4.3.2试验车辆荷载横向布置
本桥桥面宽为9m，拟采用39t双后轴载重车进行加载。
横向均布设2列车。
汽车横向布置见图4-10～图4-11。
图4-10试验荷载横向对称加载布置图（单位：
图4-11试验荷载横向偏心加载布置图（单位：
4.4静载试验工况
4.4.1工况Ⅰ
4.4.1.1测试项目
边跨A断面处箱梁最大内力及挠度的对称加载试验。
4.4.1.2测试内容
测试A断面处控制断面测点的应力和挠度变化。
4.4.1.3试验荷载效应计算
该控制断面处的弯矩影响线见图4-12，挠度影响线见图4-13。
该断面处的理论弯矩效应内力计算值见图4-14。
该控制断面处的试验荷载纵向布置见图4-15。
图4-12A断面处弯矩影响线图
图4-13A断面处挠度影响线图
图4-14A截面处最大弯矩理论效应图
图4-15A断面处试验荷载纵向布置图（单位：
cm）
4.4.1.4试验分级与加载步骤
工况Ⅰ的各对称加载步骤Ⅰ-1～Ⅰ-2载车辆布置见布载图，图4-16～图4-17。
图4-16工况Ⅰ对称加载步骤Ⅰ-1布载图
图4-17工况Ⅰ对称加载步骤Ⅰ-2布载图
图4-18工况Ⅰ对称加载步骤Ⅰ-3布载图
4.4.2工况Ⅱ
4.4.2.1测试项目
边跨A断面处箱梁最大内力及挠度的偏心加载试验。
4.4.2.2测试内容
4.4.2.3试验荷载效应计算
该控制断面处的弯矩影响线见图4-18，挠度影响线见图4-19。
该断面处的理论弯矩效应内力计算值见图4-20。
该控制断面处的试验荷载纵向布置见图4-21。
图4-19A断面处弯矩影响线图
图4-20A断面处挠度影响线图
图4-21A截面处最大弯矩理论效应图
图4-22A断面处试验荷载纵向布置图（单位：
4.4.2.4试验分级与加载步骤
工况Ⅱ的各偏心加载步骤Ⅱ-1～Ⅱ-3，加载车辆布置见布载图4-22～图4-23。
图4-19工况Ⅱ偏心加载步骤Ⅱ-1布载图
图4-20工况Ⅱ对称加载步骤Ⅱ-2布载图
图4-21工况Ⅱ对称加载步骤Ⅱ-2布载图
4.4.3工况Ⅲ
4.4.3.1测试项目
B断面处最大内力对称加载试验。
4.4.3.2测试内容
测试B断面处控制断面测点的应力变化。
4.4.3.3试验荷载效应计算
该控制断面处的弯矩影响线见图4-29。
该断面处的理论弯矩效应内力计算值见图4-30。
该控制断面处的试验荷载纵向布置见图4-31。
图4-29B断面处弯矩影响线图
图4-30B断面处最大弯矩理论效应图
图4-31B截面处试验荷载纵向布置图
4.4.3.4试验分级与加载步骤
工况Ⅲ的各对称加载步骤Ⅲ-1～Ⅲ-4加载车辆布置见布载图，图4-32～图4-34。
图4-32工况Ⅲ对称加载步骤Ⅲ-1布载图
图4-33工况Ⅲ对称加载步骤Ⅲ-2布载图
图4-34工况Ⅲ对称加载步骤Ⅲ-3布载图
4.4.4工况ⅠV
测试项目
B断面处最大内力偏心加载试验。
测试内容
测试B断面处控制断面测点的应力变化及挠度变化。
试验荷载效应计算
该控制断面处的弯矩影响线见图4-35。
该断面处的理论弯矩效应内力计算值见图4-36。
该控制断面处的试验荷载纵向布置见图4-37。
图4-35B断面处弯矩影响线图
图4-36B断面处最大弯矩理论效应图
图4-37B截面处试验荷载纵向布置图
试验分级与加载步骤
工况ⅠV的各对称加载步骤ⅠV-1～ⅠV-4加载车辆布置见布载图，图4-38～图4-40。
图4-38工况ⅠV对称加载步骤ⅠV-1布载图
图4-39工况ⅠV对称加载步骤ⅠV-2布载图
图4-40工况ⅠV对称加载步骤ⅠV-3布载图
4.4.5工况V
C断面处箱梁最大内力及挠度的对称加载试验。
测试C断面处控制断面测点的应力变化。
该控制断面处的弯矩影响线见图4-41，挠度影响线见图4-42。
该断面处的理论弯矩效应内力计算值见图4-43。
该控制断面处的试验荷载纵向布置见图4-44。
图4-41C断面处弯矩影响线图
图4-42C断面处挠度影响线图
图4-43C断面处最大弯矩理论效应图
图4-44C截面处试验荷载纵向布置图
工况V的各对称加载步骤V-1～V-4加载车辆布置见布载图,图4-45～图4-48。
图4-45工况V对称加载步骤V-1布载图
图4-46工况V对称加载步骤V-2布载图
图4-47工况V对称加载步骤V-3布载图
4.4.6工况VⅠ
C断面处箱梁最大内力及挠度的偏心加载试验。
该控制断面处的弯矩影响线见图4-49，挠度影响线见图4-50。
该断面处的理论弯矩效应内力计算值见图4-51。
该控制断面处的试验荷载纵向布置见图4-52。
图4-49C断面处弯矩影响线图
图4-50C断面处挠度影响线图
图4-51C断面处最大弯矩理论效应图
图4-52C截面处试验荷载纵向布置图
工况VⅠ的各对称加载步骤VⅠ-1～VⅠ-4加载车辆布置见布载图，图4-53～图4-56。
图4-53工况VⅠ对称加载步骤VⅠ-1布载图
图4-54工况VⅠ对称加载步骤VⅠ-2布载图
图4-55工况VⅠ对称加载步骤VⅠ-3布载图
4.4.7试验荷载效率
试验荷载效率系数
由于荷载试验就是将标准设计荷载或标准设计荷载的等效荷载施加于实桥的特定位置，对实桥结构的应变分布、变形进行检测，以此对实桥结构的性能作出判断，从而达到检验桥梁结构的设计理论和计算方法是否合理，检验桥梁结构设计与施工质量，判断桥梁结构实际的承载等级的目的。
为了达到以上目的，必须保证试验荷载的加载效果，加载效果由荷载效率系数进行控制。
要求选择的基本试验荷载应对结构控制截面产生的荷载效应与设计的荷载效应相接近，其接近的程度可用静载试验效率系数η
来表达。
η
=
S
—试验荷载作用下控制截面最不利效应计算值；
S—设计标准荷载作用下控制截面最不利计算值；
μ—按规范计算的冲击系数。
正常试验条件下η
应满足下列条件：
0.8≤η
≤1.05
各工况效率系数
各工况的试验荷载效率系数见表4-1。
表4-1各工况荷载效率系数表
加载工况
标准荷载理论弯矩值（kN.m）
试验荷载计算弯矩值（kN.m）
工况Ⅰ
工况Ⅱ
工况Ⅲ
工况ⅠV
工况V
工况VⅠ
5静载试验过程
5.1试验准备
（1）该桥的荷载试验按规定时间进场作业。
（2）召开动员会，明确各专业组分工和各组负责人责任。
（3）经过前期准备、桥况详查，进行测点和试验项目调整。
（4）设置测点、基准点。
（5）在桥面划出车道线、载位线。
（6）解各工况，对可以合并的工况步骤进行合并利用，尽量减少加载阶段，提高试验效率，缩短试验时间。
（7）连接仪器设备，通电检查各个系统工作是否正常。
（8）进行全体人员合练，模拟试验过程，发现问题及时解决。
（9）根据天气情况，最终确定加载时间。
5.2试验实施
（1）该桥静载试验按规定时间按拟订加载方案开始。
（2）全桥预压，车队以5km/h的速度驶过试验段桥面，然后退回预定停车位置。
（3）按拟定的试验工况加载，每个工况按：
先初读数（归零）→加载→读数稳定→读数→卸载→读数稳定→读数，进行数据采集。
（4）监控试验过程，发现试验异常，立即中止试验；
对试验异常的判断和试验中止条件按下节“试验控制与安全”要求处理。
（5）于当日完成全桥的静载试验。
（6）整理试验资料和电子数据，确认试验成果。
（7）确定试验现场作业结束。
（8）清理试验现场。
5.3试验加载控制与安全措施
试验指挥人员在加载试验过程中随时掌握各方面的情况，对加载进行控制。
既要取得良好的试验效果，又要确保人员、仪表设备及桥梁的安全，避免不应有的损失。
5.4加载的控制
应严格按设计的加载程序进行加载，荷载的大小，截面内力的大小都应由小到大逐渐增加，并随时作好停止加载和卸载的准备。
5.5测点的观测
对加载试验的控制点应随时观测，随时计算并将计算结果报告试验指挥人员，如实测值超过计算值较多，则应暂停加载，待查明原因再决定是否继续加载。
试验人员如发现其他测点的测值有较大的反常变化也应查找原因，并及时向试验指挥人员报告。
5.6加载过程的观察
加载过程中应指定人员随时注意观察以下各种状况：
（1）结构各部位可能产生的新裂缝；
（2）注意观察构件薄弱部位是否有开裂、破损；
（3）组合构件的结合面是否有开裂错位；
（4）支座附近混凝土是否开裂；
横隔板的接头是否拉裂；
（5）结构是否产生不正常的响声；
（6）加载时墩台是否发生摇晃现象等等。
如发生以上这些情况应报告试验指挥人员，以便采取相应的措施。
5.7加载过程中裂缝监控
此项检查分为3个部分：
（1）在对全桥进行外观普查过程中对裂缝情况进行观察、记录。
（2）是静载试验前对被试验梁的裂缝位置、长度、缝宽等进行观测。
（3）试验过程中及试验后观测有无新裂缝产生、裂缝开展情况等，并作出记录。
5.8终止加载控制条件
发生下列情况应中途终止加载：
（1）控制测点的应力值已达到或超过用弹性理论按规范安全条件反算的控制应力值时。
（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，缝宽急剧增加，新裂缝大量出现，裂缝宽度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。
（4）加载时沿跨长方向的实测挠度曲线分布规律与计算值相差过大或实测挠度超过计算过多时。
（5）发生其他损坏，影响桥梁承载能力或正常使用时。
6仪器设备及测试系统
本桥静载试验拟使用的仪器设备清单、仪器精度列于表6-1。
表6-1配备本项目实施的主要仪器设备表
序号
名称
型号
数量
备注
1
静力试验
数据采集仪
TDS303
一套
2
莱卡精密水准仪
NA2
含铟钢标尺
3
桥梁及结构应力检测系统
RS-QL06E型
4
静态应变传感器
HY-65B3000B型
若干
以上采用的仪器设备都是国内外目前用于土木工程测试最为先进的仪器设备，仪器测试精度高、长期稳定性和可靠性好。
6.1挠度测量方法
挠度测量采用挠度计进行测量。
6.2应力测试方法
应力测试采用振弦式混凝土表面应变计测试应变，再通过计算公式换算成应力。
6.3部分采集系统框图
6.3.1RS-QL06E型桥梁及结构应力检测系统
1）、完全数字化传感技术，使桥梁检测中各测点方便的采用不同要求的传感器来测试，如沉降测试、挠度测试、应变测试、倾角测试、位移及动应变、动挠度测试等，采用非线性磁性编码技术，较其他原理同类传感器更能适应恶劣的工程环境要求，抗干扰能力强，其精度、稳定可靠性均符合国家相关桥梁、结构检测规范标准要求。
各传感器数字化集成，所有传感器在同一系统下工作，不同测试来源数据用同一软件采集、处理。
解决了一个测试由多家或多种仪器传感器的制造厂家提供，兼容性不好、后处理能力不强的问题。
2）、系统中各种不同类别的传感器可重复多次使用，可方便地采用有线/无线网络通讯及遥测技术，现场安装、调试、连接十分简便，传感器使用寿命、安装成活率及工效成倍提高，系统组成、网络扩充、传感器选配积木化，维护、维修、校准十分方便，整机系统价格合理。
3）、智能传感器管理巡测软件，现场测试，实时记录、处理、显示，人机界面友好方便。
6.3.2HY-65B3000B数码静态应变传感器
图6-1HY-65B3000B数码静态应变传感器
HY-65B3000B数码应变表面传感器用来测量结构体在静荷载作用下产生的微应变。
它是一种采用磁感位置编码技术研制而成新型应变传感器。
内致有霍尔芯片、钐钴合金材料、美国进口16位单片机等当今最前沿电子芯片。
HY-65B3000B数码表面应变传感器由两部分组成：
HY-65B3000B数码表面应变传感器宝石测头+微动测头。
其微动测头采用磁性恒力吸附技术，任意姿势均不受重力影响，无蠕变。
它无需接二次仪表，直接以数码方式将测量值传送给专门配置的数显表或计算机显示。
有线/无线传送距离可达1km或更远。
注：
（钐钴合金材料由稀土金属钐、钴组成，充磁后，其磁性特性十分良好。
其居里点、磁积能等品质参数优良，广泛地应用于航空、航天仪表。
）
工作原理：
应变传感器的宝石测头与微动测头在接受到结构体表面变形时，其变形被传递到宝石测头，宝石测头带动内置钐钴合金材料移动，霍尔芯片在永久磁场中移动产生电压信号。
此电压信号通过内致16位单片机经过非线性编码调制成RS485标准数字信号输出。
A/D转换在传感器内部完成，从传感器出来的数字信号通过电脑中的采样分析软件自动记录、显示和存储。
产品应用：
工程结构，如砼及构件；
钢结构、岩体、及土木程结构中桥梁、板、柱等应变的量测。
技术指标：
符合混凝土结构实验方法标准
应变量程范围±
1500με；
测微量程范围±
150μｍ；
应变最小分辨力0.1με；
标距150mm；
测微最小分辨力
0.02μｍ；
零点漂移
≤4με/4h；
温度漂移
≤1με/℃；
输出方式
数码输出；
工作电压电流
DC+8～12V<
30mA；
抗强磁能力
2000A/m；
工作温度-20～+60℃
湿度≤85﹪RH；
7试验概况
荷载试验于2012年06月20日20：
00时正式开始，于22：
00时结束，试验时天气为晴，当时大气温度为20℃。
整个试验过程中，封闭试验路段交通，避免其他车辆对试验的干扰，无异常情况发生。
8动载试验方案设计及检测过程
8.1模态试验
在桥面无任何交通荷载以及桥址附近无规则振源的情况下，通过力锤进行激励，测定激励的力信号及桥跨结构由于脉冲荷载激振而引起的结构振动响应。
通过对力信号及结构响应信号进行模态分析即可得到结构固有频率、振型及阻尼比等参数。
8.2动力试验测试内容
模态试验主要测定各座桥梁引桥的激励信号以及相应测点的响应信号，通过模态分析得到桥梁的频率、振型和阻尼比等参数。
8.3动力试验测试项目及其测试方法
（1）桥跨结构的振动测试，在选定测点上安装891-II型传感器，配信号放大器，由信号采集仪配以相关软件记录其输出信号。
测定行车及跳车状态下振动信号。
（2）桥跨结构的模态测试，通过安装在力锤锤头上的力传感器测试激励信号，在选定测点上安装891-II型传感器测试桥梁结构的响应信号，配相应的信号放大器及滤波器，由信号采集仪配以相关软件记录其输出信号，通过多次测试进行平均。
由信号处理分析仪进行频域和时域处理分析，通过模态分析软件进行桥梁的模态分析。
在测记桥跨结构振动响应要注意保证信号完整，信号测记长度应足够，并需照顾到各测记通道的动态范围，小信号足够灵敏，大信号不饱和，测记时应实时监视振动响应信号的质量。
8.4动力试验的测点布置
模态试验以力锤作为激励信号，在一固定点进行激励，为了避开低阶重要模态的节点（振型为零）处，将激励点放在桥跨的1/4处，主要记录激励信号及桥跨结构振动响应。
桥梁的测量断面选择在桥跨的四等分点以及桥墩上。
测试断面上测点布置详见附图1-1、图1-2。
8.5试验设备
为了完成试验目的，在试验中使用了桥梁挠度测试系统以及桥梁振动测试系统。
试验中用到的设备清单如表所示。
表8-1动测试验设备表
光电桥梁挠度仪
BJQN-4型
智能信号采集处理分析仪
INV-306D
抗混滤波放大器
INV-6
力锤
DFC-1
含力传感器
5
传感器
891-II垂直
6个
6
便携式微机
两套
7
弓形板
高6cm
8
50米卷尺、万用表、螺丝刀等及其它常用工具
测量
导线
长度
总长
普通屏蔽信号线
150m
150米
30m
高频信号传输线
30米
9检测结果
9.1位移检测结果分析
根据实际的加载车位置加载，计算出位移测点处的位移计算值和应变测点处的应变计算值。
在静载试验中所测得的空心板梁截面各部位的挠度值，均为加载后的挠度增量，而未与已有恒载挠度值叠加。
下面将计算的挠度增量值与实测的挠度增量值进行比较，比较采用校验系数（
）的概念，以百分比表达。
表8－1
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