公路桥梁荷载试验PPT课件

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1、公路桥梁荷载试验评定 第一节：荷载试验的定义、目的及内容第二节：荷载试验准备工作第三节：荷载试验方案与实施第四节：荷载试验成果分析与评定l l第一节：荷载试验的定义、目的及内容n n桥梁的荷载试验是一种比较直观评定桥梁承载力的方桥梁的荷载试验是一种比较直观评定桥梁承载力的方法，而且比较为广大工程技术人员所接受。法，而且比较为广大工程技术人员所接受。n n静载试验静载试验静载试验静载试验要是通过在桥梁结构上施加与设计荷载或使要是通过在桥梁结构上施加与设计荷载或使用荷载基本相当的外载，采用分级加载的方汰，利用用荷载基本相当的外载，采用分级加载的方汰，利用检测仪器测试桥梁结构的控制部位与控制截而在各

2、级检测仪器测试桥梁结构的控制部位与控制截而在各级试验荷载作用下的挠度、应力、裂缝、横向分布系数试验荷载作用下的挠度、应力、裂缝、横向分布系数等特性的变化，将测试结果与结构相应荷载作用下的等特性的变化，将测试结果与结构相应荷载作用下的计算值与有关规范规定似作比较，从而评定出桥梁结计算值与有关规范规定似作比较，从而评定出桥梁结构的承载能力。通过校验系数来说明结构潜在的承载构的承载能力。通过校验系数来说明结构潜在的承载力，相对残余变形反映了结构的工作状态。力，相对残余变形反映了结构的工作状态。n n动力荷载试验动力荷载试验动力荷载试验动力荷载试验主要是通过对结构进行脉动测试、汽车主要是通过对结构进行

3、脉动测试、汽车的行车、跳车、刹车激振或共他方式的激振试验测试的行车、跳车、刹车激振或共他方式的激振试验测试桥梁结构上各控制部位的动挠度、功应变、模态参数桥梁结构上各控制部位的动挠度、功应变、模态参数（自振频率、振型、振型阻尼比、应变模态（自振频率、振型、振型阻尼比、应变模态)，然后通，然后通过模态参数识别结构的损伤。过模态参数识别结构的损伤。1、1 荷载试验的定义n n桥梁荷载试验是对桥梁结构工作状态进行直接测试桥梁荷载试验是对桥梁结构工作状态进行直接测试的一种检定手段。试验的目的、任务和内容通常由的一种检定手段。试验的目的、任务和内容通常由实际的生产需要或科研需要所决定。一般桥梁荷载实际的生

4、产需要或科研需要所决定。一般桥梁荷载试验的目的有：试验的目的有：n n1 1检验桥梁设计与施工的质量检验桥梁设计与施工的质量 对于一些新建的大、中型桥梁或者具有特殊设对于一些新建的大、中型桥梁或者具有特殊设计的桥梁，在设计施工过程中必然会遇到许多新问计的桥梁，在设计施工过程中必然会遇到许多新问题，为保证桥梁建设质量，施工过程中往往要求做题，为保证桥梁建设质量，施工过程中往往要求做施工监控。在竣工后一般还要求进行荷载试验，以施工监控。在竣工后一般还要求进行荷载试验，以检验桥梁整体受力性能和承载力是否达到设计文件检验桥梁整体受力性能和承载力是否达到设计文件和规范的要求，并把试验结果作为评定工程质量

5、优和规范的要求，并把试验结果作为评定工程质量优劣的主要技术资料和依据。劣的主要技术资料和依据。1.2 荷载试验的目的n n2 2判断桥梁结构的实际承载力判断桥梁结构的实际承载力 旧桥由于构件局部发生意外损伤，使用过程中旧桥由于构件局部发生意外损伤，使用过程中产生明显病害，设计荷载等级偏低等原因，有必要产生明显病害，设计荷载等级偏低等原因，有必要通过荷载试验判定构件损伤程度及承载力、受力性通过荷载试验判定构件损伤程度及承载力、受力性能的下降幅度，确定其运营荷载等级。同时，旧桥能的下降幅度，确定其运营荷载等级。同时，旧桥荷载试验也是改建、加固设计的重要依据。荷载试验也是改建、加固设计的重要依据。n

6、 n3 3验证桥梁结构设计理论和设计方法验证桥梁结构设计理论和设计方法 对于桥梁工程中的新结构、新材料和新工艺，对于桥梁工程中的新结构、新材料和新工艺，应通过荷载试验验证桥梁的计算图式是否正确，材应通过荷载试验验证桥梁的计算图式是否正确，材料性能是否与理论相符，施工工艺是否达到预期目料性能是否与理论相符，施工工艺是否达到预期目的。的。n n桥梁的荷载试验是一项复杂而细致的工作，应根桥梁的荷载试验是一项复杂而细致的工作，应根据试验的目的进行认真的调查，据试验的目的进行认真的调查，并进行相关的理并进行相关的理论分析，在此基础上周密地制定试验方案，对于论分析，在此基础上周密地制定试验方案，对于所有可

7、能出现的问题都要认真考虑并作出处理预所有可能出现的问题都要认真考虑并作出处理预案，制定切实可行的试验方案。荷载试验的主要案，制定切实可行的试验方案。荷载试验的主要内容为：内容为：明确荷载试验的目的；明确荷载试验的目的；试验准备工作；试验准备工作；加载方案设计；加载方案设计；测点设置与测试；测点设置与测试；1.3 荷载试验的内容加载控制与安全措施；加载控制与安全措施；试验结果分析与承载力评定；试验结果分析与承载力评定；试验报告编写。试验报告编写。n n一般的，以上荷载试验内容主要包含在三个阶段：一般的，以上荷载试验内容主要包含在三个阶段：桥梁结构的考察和试验准备、加载试验与观测、桥梁结构的考察和

8、试验准备、加载试验与观测、测试结果的分析与评定。测试结果的分析与评定。l l第二节：荷载试验准备工作2、1 试验孔（联）的选择n n试验孔的选择应结合桥梁调查与检算工作一并进试验孔的选择应结合桥梁调查与检算工作一并进行。对多孔结构中跨径相同的桥孔（或墩）可选行。对多孔结构中跨径相同的桥孔（或墩）可选择择1 13 3个具有代表性的桥孔进行荷载试验。选择个具有代表性的桥孔进行荷载试验。选择时应综时应综n n合考虑以下条件：合考虑以下条件：n n(1)(1)该孔（或墩）计算受力最不利；该孔（或墩）计算受力最不利；n n(2)(2)该孔（或墩）施工质量较差，缺陷较多或病害该孔（或墩）施工质量较差，缺陷

9、较多或病害较严重；较严重；n n(3)(3)该孔（或墩）便于搭设脚手架及设置测点或试该孔（或墩）便于搭设脚手架及设置测点或试验加载实施；验加载实施；2、2 搭设测试支架n n试验前应对观测脚手架搭设及测点附属设施设置、试验前应对观测脚手架搭设及测点附属设施设置、静载试验加载位置的放样与卸载位置的安排和试静载试验加载位置的放样与卸载位置的安排和试验人员的组织与分工做详细的计划安排验人员的组织与分工做详细的计划安排.n n脚手架的搭设要因地制宜、牢固可靠，方便布置脚手架的搭设要因地制宜、牢固可靠，方便布置安装观测仪表，同时要保证不影响仪表和测点的安装观测仪表，同时要保证不影响仪表和测点的正常工作，

10、且不干扰测点附属设施。在不便搭设正常工作，且不干扰测点附属设施。在不便搭设固定脚手架的情况下，可考虑采用轻便灵活的吊固定脚手架的情况下，可考虑采用轻便灵活的吊架、挂篮或专用的桥梁检查设备（检查车、检查架、挂篮或专用的桥梁检查设备（检查车、检查架等）。架等）。2、3 静载试验加载位置的放样与卸载位置的安排n n静载试验前应在桥面上对加载位置进行放样，以便静载试验前应在桥面上对加载位置进行放样，以便于加载试验的顺利进行。如加载程序较少，时间允于加载试验的顺利进行。如加载程序较少，时间允许，可在每程序加载前临时放样。如加载程序较多，许，可在每程序加载前临时放样。如加载程序较多，则应预先放样，且用不同

11、颜色的标志区别不同加载则应预先放样，且用不同颜色的标志区别不同加载程序时的荷载位置。程序时的荷载位置。n n静载试验荷载卸载的安放位置应预先安排。卸载位静载试验荷载卸载的安放位置应预先安排。卸载位置的选择既要考虑加卸载方便，离加载位置近一些，置的选择既要考虑加卸载方便，离加载位置近一些，又要使安放的荷载不影响试验孔（或墩）的受力，又要使安放的荷载不影响试验孔（或墩）的受力，一般可将荷载安放在桥台后一定距离处。对于多孔一般可将荷载安放在桥台后一定距离处。对于多孔桥，如有必要将荷载停放在桥孔上，一般应停放在桥，如有必要将荷载停放在桥孔上，一般应停放在距试验孔较远处以不影响试验观测为度。距试验孔较远

12、处以不影响试验观测为度。2、4 试验人员的组织与分工做详细的计划安排n n桥梁的荷载试验是一项技术性较强的工作，应由有桥梁的荷载试验是一项技术性较强的工作，应由有资质的公路桥梁检测机构或专门的桥梁试验队伍来资质的公路桥梁检测机构或专门的桥梁试验队伍来承担。桥梁试验队伍一般由桥梁结构工程师、专业承担。桥梁试验队伍一般由桥梁结构工程师、专业技术测试人员、仪器仪表工程师、熟练技术的不同技术测试人员、仪器仪表工程师、熟练技术的不同专业、不同层次的人员组成。试验时应根据每个试专业、不同层次的人员组成。试验时应根据每个试验人员的特长进行分工，每人分管的仪表数目除考验人员的特长进行分工，每人分管的仪表数目除

13、考虑便于进行观测外，应尽量使每人对分管仪表进行虑便于进行观测外，应尽量使每人对分管仪表进行一次观测所需的时间大致相同。所有参加试验的人一次观测所需的时间大致相同。所有参加试验的人员应能熟练掌握所分管的仪器设备，否则应在正式员应能熟练掌握所分管的仪器设备，否则应在正式开始试验前进行演练。为使试验有条不紊地进行，开始试验前进行演练。为使试验有条不紊地进行，应设试验总指挥应设试验总指挥1 1人，其他人员的配备可根据具体人，其他人员的配备可根据具体情况考虑。情况考虑。2、5 其它准备工作n n根据加载进行的项目和桥址处的交通状况应作好加载试验的安全措施、加载方式的选择、供电照明设施、通讯联络设施、桥面

14、交通管制等方面的准备工作。l l第三节：试验方案与实施3、1 荷载试验工况的确定n n试验控制截面应根据具体的测试项目而定在满足鉴定桥梁承载能力的前提下，加载试验项目应抓住重点，不宜过多。一般应有23个主要内力或位移控制截面。此外，可根据桥梁具体情况可设置几个附加内力控制截面。3、2 试验控制荷载的确定n n荷载试验应以设计荷载等级相应的活载效应控制荷载试验应以设计荷载等级相应的活载效应控制值或有特殊要求的荷载效应值作为试验控制荷载。值或有特殊要求的荷载效应值作为试验控制荷载。n n根据桥梁需要鉴定承载能力的荷载：汽车根据桥梁需要鉴定承载能力的荷载：汽车+人群人群（标准荷载）、平板挂车或履带车

15、（标准荷载）、（标准荷载）、平板挂车或履带车（标准荷载）、需通行的重型车辆，分别计算其对控制截面产生需通行的重型车辆，分别计算其对控制截面产生的最不利荷载效应（内力和位移），用产生最不的最不利荷载效应（内力和位移），用产生最不利荷载效应较大的荷载作为试验控制荷载。利荷载效应较大的荷载作为试验控制荷载。n n确定静力荷载试验各测试项目的荷载大小和加载位置时，采用静力荷载试验效率静力荷载试验效率q（eta eiteta eit）进行控制。n n为保证试验效果，荷载效率q应介于之间。静力试验荷载的效率按下式计算：3、3 试验荷载的加载分级与控制n n为了获取结构试验荷载与变位的相关曲线以及防为了获取

16、结构试验荷载与变位的相关曲线以及防止结构意外损伤，对主要控制截面试验荷载的施止结构意外损伤，对主要控制截面试验荷载的施加应分级进行，对于附加控制截面一般只设置最加应分级进行，对于附加控制截面一般只设置最大内力加载程序加载。大内力加载程序加载。n n加载级数应根据荷载量和加载最小荷载增量而定。加载级数应根据荷载量和加载最小荷载增量而定。试验荷载应按控制截面最大内力或位移分成试验荷载应按控制截面最大内力或位移分成4 45 5级施加。受条件所限时，至少也应分成级施加。受条件所限时，至少也应分成3 3级施加。级施加。n n荷载试验应选择温度较为稳定的时间段进行，加荷载试验应选择温度较为稳定的时间段进行

17、，加载试验时间一般以晚载试验时间一般以晚1010时至晨时至晨6 6时为宜。时为宜。3、4 测点的布设n n静载试验的基本观测内容基本观测内容如下：n n(1)结构的最大挠度和扭转变位，包括桥梁上、下游两侧的挠度差及水平位移等；n n(2)结构控制截面最大应力（或应变），包括混凝土表面应力和最外缘钢筋应力等；n n(3)支点沉降、墩台位移与转角，活动支座的变位等；l l第四节：荷载试验成果分析与评定4、1 结构工作状况评定分析 校验系数校验系数校验系数校验系数（zeta zatzeta zat）是评定结构工作状况，确定是评定结构工作状况，确定桥梁承载能力的一个重要指标。桥梁承载能力的一个重要指标

18、。对加载试验的主要测点（即控制测点或加载试验对加载试验的主要测点（即控制测点或加载试验效率最大部位测点）可按下式计算校验系数效率最大部位测点）可按下式计算校验系数：:试验荷载作用下量测的弹性变位（或应变）值；:试验荷载作用下的理论计算变位（或应变）值。一般要求校验系数一般要求校验系数一般要求校验系数一般要求校验系数 值不大于值不大于值不大于值不大于1 1。不同结构形式的桥不同结构形式的桥梁其梁其 值一般不同，值一般不同，值的常值范围可参见下表。值的常值范围可参见下表。n n实测的结构或构件主要控制截面应变沿高度分布图实测的结构或构件主要控制截面应变沿高度分布图符合平截面假定；因理论的变位（或应

19、变）一般按符合平截面假定；因理论的变位（或应变）一般按线性关系计算，故若测点实测弹性变位（或应变）线性关系计算，故若测点实测弹性变位（或应变）与理论计算值成正比（与理论计算值成正比（其关系曲线接近于直线其关系曲线接近于直线其关系曲线接近于直线其关系曲线接近于直线）说）说明结构处于良好的弹性工作状况。明结构处于良好的弹性工作状况。n n测点在控制加载程序时的测点在控制加载程序时的相对残余变位（或应变）相对残余变位（或应变）相对残余变位（或应变）相对残余变位（或应变）/越小，说明结构越接近弹性工作状况，一般要求越小，说明结构越接近弹性工作状况，一般要求/值不大于值不大于20%20%，当其大于，当其

20、大于20%20%时，应查明原因，时，应查明原因，若确系桥梁强度不足，应在评定时酌情降低承载能若确系桥梁强度不足，应在评定时酌情降低承载能力。力。n n在实际测试中，通常通过以下几个方面来评价桥梁在实际测试中，通常通过以下几个方面来评价桥梁结构的结构的动力性能动力性能动力性能动力性能。1 1、比较桥梁结构频率的理论值与实测值，如果实、比较桥梁结构频率的理论值与实测值，如果实测值大于理论计算值，说明桥梁结构的实际刚度较测值大于理论计算值，说明桥梁结构的实际刚度较大，反之则说明桥梁结构的刚度偏小，可能存在开大，反之则说明桥梁结构的刚度偏小，可能存在开裂或其他不正常的现象。裂或其他不正常的现象。2 2

21、、根据动力冲击系数的实测值来评价桥梁结构的、根据动力冲击系数的实测值来评价桥梁结构的行车性能，实测冲击系数较大则说明桥梁结构的行行车性能，实测冲击系数较大则说明桥梁结构的行车性能差，桥面平整度不良，反之亦然。车性能差，桥面平整度不良，反之亦然。3 3、实测阻尼比的大小反应了桥梁结构耗散外部能、实测阻尼比的大小反应了桥梁结构耗散外部能量输入的能力，阻尼比大，说明桥梁耗散外部能量量输入的能力，阻尼比大，说明桥梁耗散外部能量输入的能力大，振动衰减的快；阻尼比小，说明桥输入的能力大，振动衰减的快；阻尼比小，说明桥梁耗散外部能量输入的能力差，振动衰减的慢。但梁耗散外部能量输入的能力差，振动衰减的慢。但是

22、，过大的阻尼比可能是由于桥梁结构存在开裂或是，过大的阻尼比可能是由于桥梁结构存在开裂或支座工作不正常等现象引起的。支座工作不正常等现象引起的。4、2 其它评定n n1.桥梁结构的强度及稳定性桥梁结构的强度及稳定性 当荷载试验项目比较全面时，可采用荷载试验主当荷载试验项目比较全面时，可采用荷载试验主要挠度测点的校验系数来评定桥梁结构的强度和要挠度测点的校验系数来评定桥梁结构的强度和稳定性。检算时用荷载试验后的桥梁检算系数稳定性。检算时用荷载试验后的桥梁检算系数Z Z2 2代替相关的桥梁检算系数代替相关的桥梁检算系数Z Z1 1，对桥梁结构抗力效，对桥梁结构抗力效应予以提高或折减应予以提高或折减。

23、n n2.地基与基础地基与基础 当试验荷载作用下墩台沉降、水平位移及倾角较当试验荷载作用下墩台沉降、水平位移及倾角较小，符合上部结构检算要求，卸载后变位基本恢小，符合上部结构检算要求，卸载后变位基本恢复时，可认为地基与基础在检算荷载作用下能正复时，可认为地基与基础在检算荷载作用下能正常工作。当试验荷载作用下墩台沉降、水平位移常工作。当试验荷载作用下墩台沉降、水平位移及倾角较大或不稳定，卸载后变位不能恢复时，及倾角较大或不稳定，卸载后变位不能恢复时，应进一步对地基、基础进行探查、检算，评价地应进一步对地基、基础进行探查、检算，评价地基基础是否需进行加固。基基础是否需进行加固。n n3.3.结构的

24、刚度要求结构的刚度要求结构的刚度要求结构的刚度要求 试验荷载作用下，主要测点挠度校验系数应不大于试验荷载作用下，主要测点挠度校验系数应不大于1 1，各点的挠度应不超过规范规定的允许值，即：，各点的挠度应不超过规范规定的允许值，即：（1 1）圬工拱桥：全桥范围内正负挠度最大绝对值）圬工拱桥：全桥范围内正负挠度最大绝对值之和不大于之和不大于L/1000L/1000，履带车和挂车验算时提高，履带车和挂车验算时提高20%20%。（2)2)钢筋混凝土桥：梁桥主梁跨中挠度不超过钢筋混凝土桥：梁桥主梁跨中挠度不超过L/600L/600；梁桥主梁悬臂端；梁桥主梁悬臂端L/300L/300；桁架拱桥不超过；桁架拱桥不超过 L/300L/300。n n4.4.裂缝裂缝裂缝裂缝 试验荷载作用下绝大部分裂缝宽度应不大于规范规试验荷载作用下绝大部分裂缝宽度应不大于规范规定的允许值，荷载试验后所有裂缝应不大于规范规定的允许值，荷载试验后所有裂缝应不大于规范规定的允许值。定的允许值。