橋梁靜荷載實驗

《新余南互通橋試驗》第1章概述

1.1、總體情況新余南互通主橋位于大慶至廣州高速公路江西武寧至吉安段MRK221+643處，該橋為預應力混凝土箱梁的連續(xù)梁橋。主線橋主梁橫斷面為箱型，橋跨布置為（20+25+20）m預應力混凝土箱梁，斜交角為25°，全橋共1聯(lián)。b）右幅布置簡圖（單位：m）b）右幅橫斷面圖（單位：m）圖1-1新余南互通主橋布置與橫斷面圖1.2、主要技術標準1、公路等級：高速公路2、設計行車速度：100km/h3、設計荷載：公路－I級4、地震動峰值加速度：0.05g5、橋面寬度：共設有兩幅，每幅橋面寬12.63米，其橫向布置為0.48m(護欄＋11.67m(行車道)＋0.48m(護欄)6、橋面橫坡：2%（單向坡）1.3、結構設計情況1.3.1、上部構造分上下兩幅，全橋長71.6m。該橋左幅橋面等寬13.0m，其中機動車道寬11.5m（三車道），右幅橋面寬18.589～20.397m（四車道），其中機動車道寬17.089～18.897m，上、下行共7車道，設計荷載為公路－I級，全橋布置及主梁截面如圖1-1所示。本次荷載試驗選擇右幅作為試驗跨。1.3.2、下部構造下部構造橋臺采用柱式墩，樁接蓋梁式橋臺和肋式橋臺，鉆孔灌注樁基礎。橋墩蓋梁為普通鋼筋混凝土蓋梁，單排2柱式墩結構，蓋梁梁高1.5m（詳見圖1-2）。圖1-2蓋梁示意圖（單位：cm）

2、6、7、14、15、18#墩臺樁基礎按嵌巖樁進行設計，其余墩臺樁基礎按摩擦樁進行設計，嵌巖樁嵌入弱風化砂質(zhì)千枚巖深度不小于6米。各橋墩均采用圓柱式墩（D＝180cm），樁基礎采用圓柱式（D＝200cm）。1.3.3、混凝土材料標號①預制箱梁：C50混凝土②橋面鋪裝：8cm厚C40混凝土調(diào)平層與10cm厚改性瀝青混凝土③蓋梁：C30混凝土④墩柱：C30混凝土⑤樁基礎：C25混凝土

橋梁結構荷載試驗的目的是通過荷載試驗，了解橋梁結構在試驗荷載作用下的實際工作狀態(tài)，從而判斷橋梁結構的安全承載能力及評價橋梁的運營質(zhì)量。對于一些理論上難以計算的部位，通過荷載試驗可以達到直接了解其受力狀態(tài)的目的；通過荷載試驗可以檢驗橋梁結構的設計與施工質(zhì)量。由于該橋為高速公路的典型橋梁，為進一步驗證設計的合理性，檢驗橋梁施工的質(zhì)量，測定橋梁的靜載性能，綜合評價和確定橋梁的承載能力，為大橋的竣工驗收提供試驗依據(jù)，有必要對該橋進行竣工設計荷載加載試驗。第2章試驗的目的和依據(jù)2.1橋梁結構靜載試驗目的

2.2、試驗依據(jù)技術標準本次靜載試驗評定標準的主要依據(jù)為《公路舊橋承載能力鑒定方法》，該方法的適用范圍規(guī)定是：“．．．．．．實際上本鑒定方法的使用范圍包括了除大跨徑、特殊結構橋梁外的所有橋梁。如有需要使用本方法鑒定正常的新建橋梁承載能力時應按規(guī)范要求來進行評定?！睋?jù)此，本次靜載試驗主要依據(jù)的規(guī)范及標準如下：（1）中交第一公路勘察設計研究院：大慶至廣州高速公路江西武寧至吉安段新建工程（C11標段）；（2）中華人民共和國交通部標準:《公路工程技術標準》(JTJ001-97)（3）中華人民共和國交通部標準:《公路工程質(zhì)量檢驗評定標準》(JTJ071-98)（4）交通部頒：大跨度混凝土橋梁的試驗方法（試行），1982年（5）交通部頒：《公路橋涵設計通用規(guī)范》(JTGD60-2004)，人民交通出版社，2004年（6）交通部頒：《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》(JTGD62-2004)，人民交通出版社，2004年（7）交通部頒：《公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范》(JTJ024-85)，人民交通出版社，1989年（8）交通部頒：《公路圬工橋涵設計規(guī)范》(JTGD61-2005)，人民交通出版社，2005年（9）交通部頒：《公路工程抗震設計規(guī)范》(JTJ004-89)，人民交通出版社，1989年[7]2.3、試驗跨的確定

全橋結構靜載試驗是本次對東依III號橋全面檢測中的一個環(huán)節(jié)，在試驗之前對東依III號橋進行了一次橋梁外觀觀測。發(fā)現(xiàn)外觀在所有橋跨最不好。根據(jù)觀測的主梁混凝土外觀質(zhì)量以及施工支架的搭設情況，本次荷載試驗選擇了右幅武寧往吉安方向5-30m一聯(lián)的第1孔作為代表跨進行荷載試驗。將應變計粘貼在第一主梁的側面和其余主梁的梁底，撓度計通過懸掛重錘的方式在地面測量，具體布置見詳圖。第3章靜靜力荷載試驗驗2.1、靜力力分析3.1.1、、計算模型由于新余南互互通主橋上部部結構已經(jīng)連連接成整體，，設有橫隔板板，并且主梁梁為斜交角為為25°的斜斜梁橋,故其其箱梁不能簡簡單地采用單單梁的計算模模型來模擬其其實際受力情情況，這里新新余南互通主主橋結構理論論分析采用空空間實體單元元進行模擬分分析，有限元元計算模型如如圖3-1所所示。圖3-1箱箱梁梁有限元元模型（圖中中僅示出2跨跨）3.1.2、、活載計算及及控制截面根據(jù)設計荷載載，全橋使用用階段的平面面內(nèi)力分析計計算及承載能能力校核采用用北京邁達斯斯技術有限公公司開發(fā)的““MidasCivil6.7.1”和同濟濟大學開發(fā)的的“橋梁博士士3.0”互互為計算分析析和校核，主主要是計算主主梁在使用荷荷載、試驗荷荷載作用下的的最不利內(nèi)力力以及試驗荷荷載效率系數(shù)數(shù)。3.2、測試試斷面1、測試孔有有5個控制截截面(見圖3-2)，，分別為：①跨中截面：：內(nèi)力控制截截面為跨中最最大正彎矩，，正應力以此此控制設計；；②支點截面：：附加內(nèi)力控控制截面為支支點最大剪力力，同時量測測支座沉降位位移；③1/4L截截面：梁體撓撓度量測，校校和截面。本次荷載試驗驗主要以跨中中作為應力、、撓度控制截截面。圖3-2梁梁體測試斷面面示意3.3、測試試主要內(nèi)容本次靜載試驗驗測試跨的主主要測試內(nèi)容容如下：①跨中截面下下緣縱向應力力、撓度（部部分邊梁還測測試跨中應力力沿截面高度度的分布）；；②支座、墩臺臺沉降；③支點最大剪剪力以及蓋梁梁跨中最大正正應力；④墩頂主梁縱縱向正應力。。3.4、加載載方案、試驗驗工況及荷載載效率3.4.1、、試驗荷載設設計試驗是按試驗驗荷載效應與與設計荷載效效應等效的原原則，并考慮慮到車輛來源源、組織和調(diào)調(diào)配的實際情情況來確定試試驗荷載（采采用移動加載載）。最后確定試驗驗荷載采用約約350KN標準車4輛輛，總噸位為為1440.0KN，靜靜載效率系數(shù)數(shù)保持在0.8～1.00之間。加加載車為“解解放”牌自卸卸車，車輛基基本情況如圖圖3-3所示示，表3-1列出了加載載車輛相關技技術參數(shù)。圖3-3““金剛”自卸卸貨車技術指指標表3-1靜靜載試驗用車車技術參數(shù)表表車牌號前軸重（KN）后軸重（KN）總重（KN）后軸距（m）前、后軸距（m）后輪距（m）１贛C57638701401401.353.671.9２贛C23807701401401.353.671.9３贛C26254701401401.353.671.95４贛C23675

701401401.353.671.95編號3.4.2、、加載工況新余南互通主主橋的荷載試試驗主要是以以靜載試驗為為主，動載試試驗為輔。本橋的設計荷荷載為公路－I級，，根據(jù)交通部部頒試行辦法法，結合新余余南互通主橋橋的設計特點點，以及荷載載橫向分布系系數(shù)情況，擬擬選取右幅靠靠武寧方向第第一跨作為靜靜載試驗的觀觀測對象。3.4.2.1測試工工況①40m跨跨中截面最大大正彎矩、最最大撓度工況況；②40m跨跨支座最大負負彎矩工況；；③40m跨跨內(nèi)支座邊緣緣剪力最大工工況；3.4.2.2測試試截面及測點點布置1、主梁測試試截面布置圖3-4新新余南互通主主橋控制截面面示意圖2、主梁測試試截面應力測測點布置在主梁的控制制截面梁底對對稱粘貼兩個個測試元件，，在控制截面面的外梁一個個側面，沿梁梁高均勻布置置3個測試元元件（包括梁梁底的一個）），如圖3-5所示依據(jù)前述測試試工況及內(nèi)容容，安排測試試截面圖中I-I、II-II分別別為跨內(nèi)彎矩矩最大截面、、L/4控制制截面，其中中L/4截面面用于測試跨跨中加載時的的撓度。a)最大彎彎矩測試元件件布置b)最大剪力力測試元件布布置圖3-5控控制截面應力力測點布置示示意圖3主梁線形形撓度測點布布置由于該橋橋下下為旱地，故故采用線型位位移計進行位位移測試，各各工況下的關關鍵點的觀測測3.5試驗驗加載和檢測測程序(1)主梁跨跨內(nèi)截面最大大正彎矩分級級加載撓度和和應力測試；(2)主梁支支點截面最大大負彎矩分級級加載應力測測試；(3)主梁支支點截面最大大剪力分級加加載應力測試試；檢測程序：加加載車稱重、、畫停車線、、控制截面定定位、測試元元件布置、調(diào)調(diào)試測試系統(tǒng)統(tǒng)、指揮加載載車加載和卸卸載、根據(jù)測測試工況和分分級加載記錄錄數(shù)據(jù)。表3-2汽汽車荷載作用用下控制截面面內(nèi)（撓度））及加載效率率加載位置內(nèi)力及效率荷載等級試驗荷載值標準荷載值試驗荷載效率①/②M（kN-m）①M（kN-m）②公路－I級25m跨中彎矩及撓度最不利位置4540.94986.940.9125m跨支點截面彎矩最不利位置-4618.83-4891.590.9425m跨支點截面剪力最不利位置1514.601648.750.92表3-2加加載車輛分分級及相應加加載卸載噸位位表（KN））加載控制截面加載分級備注一級二級三級四級跨中截面Mmax360(１輛車)1080/720（３輛車）1440/1080（４輛車）L/4截面Mmax3601080/7201440/1080注：分子為加加載值，分母母為卸載值。。表3-4試試驗車輛技技術參數(shù)參數(shù)前中軸距（m）中后軸距（m）輪距（m）前軸重（KN）中軸重（KN）后軸重（KN）總重（KN）后八輪3.61.351.872144144360觀測有條件的的情況下應進進行兩種測量量結果的相互互校對。3.4.3試試驗荷載及加加載試驗效率率經(jīng)計算分析，，新余南互通通主橋以橫向向兩列車控制制邊梁的彎矩矩值。考慮到到武吉高速具具體情況，本本次試驗加載載汽車選用后后八輪載重車車來模擬公路路－I級加載載情況。各個個控制截面試試驗加載控制制值及試驗效效率見表3-2所示。各各加載截面的的荷載分級見見表3-3所所示。試驗車車后八輪載重重車型的技術術參數(shù)如表3-4，車輛輛橫向最邊緣緣輪子距路緣緣石側距離為為0.5m，，在圖中不予予標出。各工工況下加載車車輛布置平面面圖如圖3-6,圖3-7和圖3-7所示。圖3-625m跨跨中中截面最大正正彎矩（撓度度）荷載布置置圖圖3-725m跨支點點截面最大負負彎矩荷載布布置圖圖3-825m跨內(nèi)支支點截面最大大剪力荷載布布置圖3.5.1、、加載的實施施方法與控制制根據(jù)分析計算算，利用荷載載等效使主梁梁達到規(guī)定的的荷載效率系系數(shù)，加載工工況車輛布置置根據(jù)詳細計計算確定。在在試驗前進行行一次預載，，預載的目的的在于：①預載可以使使結構進入正正常的工作狀狀態(tài)，其變形形與荷載的關系系趨于穩(wěn)定；；②通過預載可可以檢查全部部試驗儀表的的工作是否正正常；③通過預載可可以檢查全部部試驗儀表的的工作是否可可靠；④預載可以起起演示作用，，通過預載發(fā)發(fā)現(xiàn)問題，可可以在正式式加載前得到到解決，確保保試驗正常、、有效進行。。所有工況均按按兩次分級加加載、兩次卸卸載。加載過過程中密切注注意結構各控控制點的應變變和位移，如如遇異常情況況應立即終止止加載。3.5.2、、測試內(nèi)容及及方法（1）應變測測試：箱梁底底跨中縱向應應力采用電測測法測試，在在每片梁底粘粘貼2個電阻阻應變片。同同時在邊梁側側面跨中位置置沿梁的高度度粘貼5個電電阻應變片，，以測試跨中中應力沿截面面高度的分布布，采用電阻阻應變采集儀儀測定砼結構構的靜應變（（應力）值。。（2）撓度測測試：梁底跨跨中撓度、兩兩端支座支承承線、墩臺位位移、墩頂及及蓋梁跨中撓撓度上布置沉沉降測點，利利用百分表測測量位移，測測試精度為0.01mm（3）裂縫監(jiān)監(jiān)測：加載時時，梁底派專專人觀測裂縫縫開展情況，，如有裂縫開開展，用裂縫縫放大鏡量測測裂縫寬度。。3.5.3、、試驗程序準備工作：工工程負責人率率主要檢測人人員踏勘現(xiàn)場場→前期試試驗人員進場場準備（測點點表面處理、、貼應變計））→施工方配配合調(diào)派加載載車輛。靜載試驗時：：測試人員一一批在橋面布布載放線，另另一批則將各各種儀器調(diào)平平和讀數(shù)，測試梁的恒載載（靜止）撓撓度觀測→測測試跨中截面面布載試驗→→墩臺支座沉沉降測試。同同時對支座工工作狀況，裂裂縫開展進行行檢測。做跨跨中截面布載載試驗時，荷荷載分兩級加加卸載。3.5.4、、試驗規(guī)則（1）靜力加加載持續(xù)時間間再次加、卸載載的持續(xù)時間間取決于結構構最大變位測測點達到穩(wěn)定定標準所需要要的時間，實實際觀測時，，一般是取5分鐘。（2）終止加加載的控制條條件①控制測點應應力值已達到到或超過彈性性理論按規(guī)范范安全條件反反算的控制應應力值時；②控制測點變變位（或撓度度）超過規(guī)范范允許值時；；③由于加載使使結構裂縫長長度、寬度急急劇增加，新新裂縫大大量出現(xiàn)，寬寬度超出允許許值的裂縫大大量增多，對對結構使用壽壽命造成較大大的影響時；；④發(fā)生其它破壞壞，如預應力筋筋崩斷、混凝土土壓碎、支座損損壞、橋墩橋臺臺偏位超過規(guī)范范允許值等影響響橋梁承載能力力或正常使用時時。為了確保安全，，在第一級加載載后，精密水準準儀就對最大變變位點、應變儀儀對應變最大點點進行持續(xù)監(jiān)視視。工況1：25m箱梁跨中斷面最大正彎矩工況加載表3-51-1梁應變、撓度測點測試結果比較表梁號主梁(應變)主梁腹板(應變)B1B2B3B4B5B6B7A1A2應變加載實測值A1524211037應變卸載殘余值B00030-400應變試驗值1524181437應變試驗值平均C1524181437應變理論值D5747.641.736.43636373.0629η=C/D0.260.040.10.490.030.110.980.24殘余校驗系數(shù)B/C0000.1670-100梁號撓度(mm)B1B4B7撓度加載實測值A3.092.21.07撓度卸載殘余值B0.110.040.28撓度試驗值2.982.160.79撓度試驗值平均C2.982.160.79撓度理論值D3.552.962.16η=C/D0.840.730.37殘余校驗系數(shù)B/C0.0370.0190.353.6、試驗結結果及分析注：表中撓度值值為跨中凈撓度度值，A1,A2為箱梁邊腹腹板高度方向上上的測點,B1-B7為梁底底面等間距的測測點。工況2：25m箱梁支點截面最大負彎矩工況加載表3-61-1梁應變、撓度測點測試結果比較表梁號主梁(應變)主梁腹板(應變)B1B2B3B4B5B6B7A1A2應變加載實測值A1524211037應變卸載殘余值B00030-400應變試驗值1524181437應變試驗值平均C1524181437應變理論值D63.14842.236.435.335.138.61.631.9η=C/D0.240.040.090.490.030.1100.22殘余校驗系數(shù)B/C0000.1670-100梁號撓度(mm)B1B4B7撓度加載實測值A2.452.021.1撓度卸載殘余值B0.040.020.15撓度試驗值2.4120.95撓度試驗值平均C2.4120.95撓度理論值D3.342.872.22η=C/D0.720.70.43殘余校驗系數(shù)B/C0.0170.010.158工況3：25m箱梁支點截面最大剪力工況加載表3-71-1梁應變、撓度測點測試結果比較表梁號主梁(應變)主梁腹板(應變)B1B2B3B4B5B6B7A1A2應變加載實測值A1313190026應變卸載殘余值B010000-1-2應變試驗值1303190038應變試驗值平均C1303