新庄小桥报告动静载试验报告概要.docx
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新庄小桥报告动静载试验报告概要
报告编号:
HR/QL-2015-068
G326线湄潭至小河公路改扩建工程
新庄小桥桥梁荷载试验
检测报告
委托单位:
贵州茅台酒股份公司习水片区改扩建项目征地拆迁工作领导小组办公室
检测项目:
桥梁荷载试验
陕西海嵘工程试验检测有限公司
二零一五年十二月
注意事项
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电子邮箱:
hrsyjc@
报告编号:
HR/QL-2015-068
G326线湄潭至小河公路改扩建工程
新庄小桥桥梁荷载试验
检测报告
批准
年月日
审核
年月日
报告编制
年月日
陕西海嵘工程试验检测有限公司
二零一五年十二月
检测人员一览表
姓名
本项目担任的职务
职称
资格证书号
魏炜
技术负责人
副教授
(公路)检师0710456Q
王海燕
项目负责人
高级
工程师
(公路)检师
0705559CGQA
刘鹏华
现场检测
工程师
(公路)检师
0605481QCG
黄彦森
现场检测
工程师
黔(公路)检员
090645Q
梁波
现场检测
助理
工程师
黔(公路)检员
140042Q
梁臻
现场检测
助理
工程师
黔(公路)检员
092283S
张树园
现场检测
助理
工程师
黔(公路)检员
103838S
无
无
无
无
桥梁荷载试验结果一览表
桥梁名称
新庄小桥
中心桩号
K1+120.000
桥长(m)
32.0米
桥梁类型//建成年代
小桥//2015.6
结构形式
上部
1×16m预应力混凝土空心板梁
下部
0#桥台、1#桥台均采用重力式墩台,扩大基础。
检测孔号//检测日期
1孔//2015.11.13
荷载试验加载效率
0.95
主控截面校验系数平均值
应变
0.46~0.57
挠度
0.22~0.36
抗裂性
未见裂缝
实测与计算频率比
一阶
1.31
结论
承载能力满足设计活载(公路—Ⅰ级)要求,可投入正常运营
1概述
1.1工程概况
新庄小桥桥梁起点桩号为K1+104.000,终点桩号为K1+136.000。
桥跨组成为1×16m,桥面全宽为11.75m。
桥面位于1.5%纵坡上,双向3.5%~4%的横坡,平面位于R=100的圆曲线上。
横坡采用垫石不等高或桥面铺装设横坡调整。
上部结构采用预应力混凝土空心板梁,横桥向为九片主梁,主梁间距1.25米,梁高0.8米,中梁预制宽度为1.24米,边梁预制宽度为1.495mm。
顶板厚0.12米,底板厚0.12m。
两岸桥台各设置1道伸缩缝。
桥孔平面布置时,均以桥孔处的路线设计线控制标准跨径,各梁板中心线以此标准跨径对应的弦线为基准平行布设。
图1.2为桥梁总体布置及典型截面图。
主要技术指标如下:
1、设计汽车荷载:
公路—Ⅰ级。
2、设计安全等级:
二级。
3、抗震指标:
根据《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001),场区地震动峰值加速度值小于0.05g,地震动反应谱特征周期为0.35s,场区地震基本烈度小于Ⅵ度。
据此采用简易设防。
4、设计使用年限为100年。
5、桥梁宽度:
净0.5m+10.7m(行车道)+0.5m=11.75m。
6、本段跨越河流无通航要求。
图1.1新庄小桥现状
图1.1新庄小桥总体布置及典型截面图(cm)
1.2设计标准
桥名
新庄小桥
设计荷载
汽车:
公路-I级
设计车速
40km/h
桥型结构
1×16m预应力混凝土空心板梁
桥面组成
净-0.5m(栏杆)+10.75m(行车道)+0.5m(栏杆),全宽11.75m
桥梁全长
32.0m
混凝土
C50混凝土:
主梁
C40混凝土:
支座垫石
C30混凝土:
台帽
C25混凝土:
台身、基础
钢筋
HRB400钢筋、HPB300钢筋、d=15.2mmII级松弛钢绞线
抗震烈度
按6度设防,动峰值加速度小于0.05g
设计洪水频率
1/50
设计基准期
100年
设计安全等级
二级
2检测目的及内容
2.1检测目的
通过对桥梁进行检测,以求达到以下目的:
(1)通过对桥梁的表观缺陷和损伤进行全面细致的检测,查明缺陷和损伤(既存或潜在)的性质、部位、严重程度及发展趋势,确定桥梁的技术状况,对桥梁出现的病害提出相应的处理意见。
(2)通过静载试验测定桥跨结构在试验荷载作用下控制截面的应力和挠度,并与理论计算值比较,以对实际结构使用性能和工作状态作出评价。
(3)通过动载试验测定结构的动态响应及在试验荷载作用下的动应变,以评估实际结构的动力性能。
(4)通过试验取得关键部位的受载应力(应变)、变位等重要数据后,经过综合分析,全面评估结构性能及使用功能是否满足设计要求,为桥梁运营的安全性提供技术依据,并为今后桥梁维护、管理提供原始资料。
2.2检测内容
2.2.1外观检测
结构外观检测主要以目测为主,并辅助一定的检测工具(回弹仪、裂缝测宽仪、钢卷尺等),主要内容包括:
(1)部分混凝土构件混凝土强度无损检测,部分构件钢筋保护层厚度检测;
(2)桥梁上部结构:
主要查看桥梁上部结构空心板梁是否变形、局部是否破损、露筋,空心板梁几何尺寸抽查;
(3)桥梁下部结构:
主要内容包括支座、墩台有无风化、剥落、冻胀和露筋等病害,墩台顶面是否清洁和是否漏水等病害;
(4)附属结构体系检查:
主要包括桥面铺装、伸缩缝、护栏、排水系统的检查。
2.2.2静载试验
根据新庄小桥的结构特点,通过结构分析软件进行桥梁结构受力分析,选取1-1截面(跨中最大正弯矩截面)进行荷载试验检测,具体试验控制截面和测试内容如表2-1所示,试验控制截面示意图如图2.1所示。
表2-1桥梁控制截面和试验内容
结构形式
控制截面
试验内容
1×16m预应力混凝土空心板梁
1-1截面(跨中最大正弯矩截面)
应变、挠度
图2.1桥梁荷载试验控制截面示意图(尺寸单位:
cm)
2.2.3动载试验
动载试验是为了测定桥梁结构的自振特性和在动力荷载作用下的受迫振动特性,通过动载试验评定该桥梁的行车性能以及行车安全和舒适度,本次主要测试内容有:
(1)桥梁的动力性能:
基频;
(2)汽车荷载作用下的跑车试验:
动应变和冲击系数;
3检测依据
(1)新庄小桥施工图、竣工图等;
(2)《公路桥梁承载能力检测评定规程》(JTG/TJ21-2011);
(3)《城市桥梁设计荷载标准》(CJJ77-98);
(4)《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004);
(5)《公路工程技术标准》(JTGB01-2003);
(6)《城市桥涵养护规范》(CJJ99-2003);
(7)《大跨径混凝土桥梁的试验方法》(YC4—4/1982);
(8)《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》(JGJ/T23-2011);
(9)《混凝土中钢筋检测技术规程》(JGJ/T152-2008);
(10)《工程测量规范》(GB50026—2007);
(11)《公路工程质量检验评定标准》(JTGF80/1-2004);
(12)《混凝土结构工程施工验收规范》(GB50204-2002<2011年版>);
(13)《公路工程竣(交)工验收办法实施细则》(交公路发﹝2010﹞65号);
(14)《关于进一步明确贵州省公路工程竣(交)工验收桥梁荷载试验工作的通知》(黔交质监﹝2012﹞11号)。
4主要检测仪器及设备
本次投入该项目的主要试验仪器和设备如表4-1所示。
表4-1主要试验仪器和设备用表
序号
仪器名称
仪器型号
数量
用途
仪器编号
1
无线静态应变仪
JM3812
2台
荷载试验
HRYQ108-1~2
2
无线动态测试仪
JM3840
1台
荷载试验
HRYQ109
3
拾振器
V001
2个
荷载试验
HRYQ110-1~2
4
精密自动安平水准仪
DSZ2
2台
荷载试验
HRYQ130-1~2
5
光学平板测微器
ZF-CWQ
2台
荷载试验
HRYQ113-1~2
6
应变片
BX120-100AA
若干
荷载试验
/
7
裂缝测宽仪
PST-C20
1台
外观检测、荷载试验
HRYQ025
8
混凝土回弹仪
HT225-A
1台
外观检测
HRYQ095-1~2
9
钢筋位置测定仪
KON-RBL(D)
1台
外观检测
HRYQ098-1
10
经纬仪
DT-02L
1台
外观检测
/
11
钢卷尺
5m、30m
2把
外观检测、荷载试验
HRYQ171-1~2
12
发电机
WM3.0GF·1
1台
荷载试验
HRYQ45-1~2
13
照相机
尼康
1台
外观检测
HRYQ152-1~2
14
对讲机
/
6台
荷载试验
HRYQ183-1~10
15
笔记本电脑
华硕
2台
荷载试验
/
16
载重汽车
/
6辆
荷载试验
/
17
公务车
/
2辆
/
/
5检测方法
5.1外观检测
(1)外观检查以目测为主,附检查照片及病害统计表;
(2)采用裂缝测宽仪进行裂缝检测;
(3)采用回弹法对桥梁主要受力构件进行强度检测;
(4)采用钢筋位置测定仪进行钢筋保护层厚度检测;
(5)采用钢卷尺进行结构尺寸检测。
5.2静载试验
5.2.1计算模型
本桥为1×16m预应力混凝土空心板梁,桥型布置图如图5.1所示。
本次计算采用结构分析软件对该桥梁试验桥跨进行结构分析,其计算模型如图5.2所示。
图5.1桥型布置图(尺寸单位:
cm)
图5.2桥梁计算模型
5.2.2静载试验原则
(1)静力试验荷载可按控制内力、应力或变位等效原则确定,静力荷载试验效率宜介于0.95~1.05之间。
式中:
——静力试验荷载作用下,某一加载试验项目对应的加载控制截面内力、应力或变位的最大计算效应值;
——检算荷载产生的同一加载控制截面内力、应力或变位的最不利效应计算值;
——按规范取用的冲击系数值(详见报告第6.3条,
);
——静力试验荷载效率。
(2)为了获取结构试验荷载与变位的相关数据,以及防止结构意外损伤,试验加载采用分级加载的方式,共分2级加载,1次性卸载。
每次加载或卸载要求在前一荷载阶段内结构变位相对稳定后,才能进入下一个荷载阶段。
一般是选定一个敏感的测点在加载后进行观测,达到稳定后方可进入下一级加载。
(3)卸载过程中,禁止多辆加载车同时启动。
5.2.3试验加载方案
(1)加载车参数
试验加载采用约34t重车,根据理论模型,用加载车布载,使控制截面的弯矩与设计弯矩之比达到试验荷载效率的要求。
表5-1加载车辆重量表
序号
车牌号
前轮距(m)
后轮距(m)
前轴
至后轴(m)
中轴
至后轴
(m)
前轴
重量(t)
后轴
重量(t)
车辆
总重
(t)
1
贵CC1723
2.00
1.90
5.20
1.33
7.37
27.30
34.67
2
贵CB0181
2.00
1.90
5.20
1.33
6.8
27.33
34.13
3
贵CA9742
2.00
1.90
5.20
1.33
7.28
27.3
34.58
4
贵CB5582
2.00
1.90
5.20
1.33
7.19
27.8
34.99
(2)测点布置
图5.3试验控制截面示意图(尺寸单位:
cm)
图5.4空心板梁1-1截面应变测点布置图
图5.5空心板梁1-1截面挠度测点布置图
(3)加载方式
新庄小桥试验截面设计最大弯矩及试验荷载效应如表5-2所示,试验中根据试验项目的不同要求,试验车辆横桥向布置为对称、偏载两种布置,对称加载分二级加载,偏载为一级加载。
详细载位布置如图5.6~5.8所示。
表5-2截面设计控制弯矩及试验荷载效应
测试截面
控制项目
截面控制内力值
(kN·m)
截面加载内力值
(kN·m)
效率系数
(ηq)
1-1截面
最大正弯矩
2950
2802
0.95
图5.61-1截面加载车纵向布置示意图(尺寸单位:
cm)
图5.71-1截面横向对称加载布置示意图(尺寸单位:
cm)
图5.81-1截面横向偏载布置示意图(尺寸单位:
cm)
5.2.4试验加载安全监测
试验加载安全监测是为了防止试验荷载对桥梁造成损伤,发生下列情况应中途终止加载:
(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,缝宽急剧增加,新裂缝大量出现,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。
5.2.5静载试验加载程序控制
本桥试验加载基本程序如下:
(1)在进行正式加载试验前,用2辆试验加载车对试验桥跨测试位置进行预加载,并持续一定的时间,以消除结构可能残留的间隙,降低测试误差。
(2)将预加荷载卸至零,一段时间后再进行正式加载。
正式加载时按照计算的轮位逐级加载,在卸载完成且结构完全稳定后才能进行下一工况的加载。
5.2.6观测方法
(1)裂缝观测:
在加载过程中对可能开裂的部位进行监测,并记录开裂荷载(将开裂时车辆位置及重量换算为截面弯矩),特别是满载和卸载时注意监测裂缝的状况。
(2)应变观测:
在混凝土表面粘贴应变片,采用自补偿方式,以静态电阻应变仪自动扫描观测混凝土表面应变。
(3)挠度观测:
在桥跨的跨中截面处设置观测点,采用百分表进行挠度测量。
5.2.7分析方法
(1)对试验测试结果进行修正:
测值修正(根据各类仪表的标定结果进行测试数据的修正);温度影响修正(由于温度对测试的影响比较复杂,通常采取缩短加载时间,选择温度稳定性较好的时间进行试验等办法,尽量减小温度对测试精度的影响)。
(2)各测点变位(挠度、位移)与应变的计算:
①总变位(或总应变):
;
②弹性变位(或弹性应变):
;
③残余变位(或残余应变):
。
式中:
——加载前测值;
——加载达到稳定时测值;
——卸载后达到稳定时测值。
(3)校验系数计算
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ζ:
式中:
——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。
(4)相对残余变位(或应变)计算
:
式中:
、
意义同前。
5.3动载试验
5.3.1动载试验工况
(1)动载工况
根据验收动载试验的目的及现场具体情况,采用大地脉动激振方法及跑车试验进行动力特性测试,跑车各工况时均采用单辆约34t重车沿车行道中线行驶进行。
跑车时最大车速达到40km/h,能够模拟实际运营状态工况,基本达到动力响应观测的目的。
表5-3动载试验工况说明表
工况编号
工况内容
D1
基频
D2
单车10km/h跑车时速对称于中线匀速通过全桥
D3
单车20km/h跑车时速对称于中线匀速通过全桥
D4
单车30km/h跑车时速对称于中线匀速通过全桥
D5
单车40km/h跑车时速对称于中线匀速通过全桥
(2)测点布置
图5.9动载试验控制截面示意图(尺寸单位:
cm)
图5.10空心板梁1-1截面动应变测点布置图
5.3.2观测的方法
(1)冲击系数观测:
采用实测动应变时程曲线计算得出;
(2)振动速度观测:
采用拾振器、信号采集分析仪进行观测。
5.3.3分析方法
(1)试验资料进行整理时应消除系统误差,舍弃因过失误差产生的可疑数据,对时域波形应先预检,去掉奇异项、修正零线飘移、趋势项等误差,以确保数据分析的准确性和真实性。
(2)结构自振频率,主要根据脉动试验测记的测点随机振动响应信号分析而得。
(3)桥梁结构实测冲击系数根据动力荷载引起检测部位的实测最大动力应力(变)值与最大静力应力(变)值比值计算得到:
式中:
——动力荷载引起检测部位的实测最大动变形或力值(即最大波峰值);
——与
相应的最小值,即同一周期的波谷值。
——
=(
+
)/2,相当于试验荷载引起同一检测部位的实测最大静力变形或力值。
6检测结果
我公司检测人员于2015年11月10日进入现场勘察,2015年11月11日至11月13日主要进行桥梁外观检查、混凝土强度检测、钢筋保护层厚度检测以及桥梁荷载试验的准备工作,2015年11月14日进行桥梁结构荷载试验。
6.1外观检测结果
根据桥梁结构形式按路线前进方向对新庄小桥墩台依次进行编号,即:
0#台、1#台;按照路线前进方向从左至右对空心板依次进行编号,即:
1#板、2#板……9#板。
6.1.1主要构件几何尺寸测量
现场采用钢卷尺等测量工具对桥梁主要控制截面结构尺寸进行测量。
在本次结构尺寸检查中,结构尺寸偏差数值在规范允许偏差范围内,满足规范要求。
几何尺寸检测结果如表6-1所示。
表6-1结构尺寸检测结果表
构件部位
测点
平均值
设计值
1
2
3
4
5
6
7
8
9
空心板
1.22
1.23
1.23
1.24
1.23
1.25
1.24
1.25
1.25
1.24
1.24
6.1.2外观质量检查
经现场检查发现该桥梁存在一些外观缺陷,具体病害统计情况如表6-2所示,具体病害照片如图6.1-6.5所示。
表6-2新庄小桥病害情况统计表
序号
构件名称
病害描述
图片编号
1
0#台、1#台
桥台多处施工钢筋头外露锈蚀
图6.1
2
空心板梁
空心板梁底面、铰缝施工脱模较差,表面木板、油毛毡覆盖
图6.2
3
桥面系
有一处桥面泄水孔堵塞
伸缩缝中杂物填塞
伸缩缝两侧混凝土开裂
图6.3
图6.4
图6.5
图6.10#台、1#台多处施工钢筋头锈蚀
图6.2主梁底面脱模较差
图6.3桥面有一处泄水孔堵塞
图6.4桥面伸缩缝杂物填塞
图6.5伸缩缝两侧混凝土开裂
6.1.3混凝土强度测试结果
本次混凝土强度检测根据桥梁结构的形式,选取该桥0#台、1#台、主梁进行混凝土强度测定,各构件均匀选取10个测区,每个测区选取16个测点测定混凝土强度,并用碳化深度仪测试测区混凝土的碳化深度值。
混凝土强度检测结果如表6-3所示。
新庄小桥混凝土空心板梁设计混凝土等级为C50,台帽设计混凝土等级为C30。
检测结果显示,新庄小桥空心板梁实测混凝土强度推定值为58.1MPa,桥台实测混凝土强度推定值介于46.9MPa~47.7MPa之间,均满足设计要求。
表6-3桥梁混凝土构件强度检测结果表
桥梁名称
新庄小桥
测试仪器
回弹仪
型号
HT225-A
构件类型
台帽、主梁
仪器编号
HRYQ095-3~4
序号
构件名称
设计混凝土强度等级
碳化深度值
(mm)
测区强度换算值(MPa)
平均值(MPa)
标准差(MPa)
极小值(MPa)
推定强度
(MPa)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1
0#台台帽
C30
0.5
47.9
48.9
47.9
49.2
52.0
47.4
48.6
49.2
49.9
49.6
49.1
1.30
47.4
46.9
2
1#台台帽
C30
0.5
48.1
49.6
48.4
47.9
49.2
50.1
49.9
50.1
51.1
49.4
49.4
1.02
47.9
47.7
3
空心板梁
C50
0.3
59.7
59.0
59.4
59.6
59.4
58.6
58.0
58.8
58.9
58.6
59.0
0.53
58.0
58.1
检测依据
《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》(JGJ/T23-2011)
6.1.4钢筋保护层厚度检测
现场检测结果表明,新庄小桥上部构造钢筋保护层厚度检测结果判定为合格,下部构造钢筋保护层厚度检测结果判定为合格。
保护层厚度检测结果如表6-4所示。
表6-4钢筋保护层厚度检测结果表
序
号
测试
对象
设计
厚度(mm)
实测厚度(mm)
允许偏差(mm)
1
空心板梁
50
43
48
51
53
52
47
48
48
47
49
±5
3
0#台
50
54
47
49
55
47
48
52
47
52
49
±5
4
1#台
50
41
53
47
49
53
47
47
53
50
52
±5
检验
结果
统计
上部构造
共检验
点数
10
合格
点数
9
最大
偏差值
7
合格率
(%)
90.0%
下部构造
20
19
9
95.0%
6.2静载试验结果
根据桥梁结构形式按路线前进方向对新庄小桥墩台依次进行编号,即:
0#台、1#台;按照路线前进方向从左至右对应变测点依次进行编号,即:
1#测点、2#测点……9#测点;按照路线前进方向从左至右对挠度测点依次进行编号,即:
D1、D2、……D6。
6.2.1挠度测试结果
在最大试验荷载作用下各控制截面挠度观测结果如表6-5~6-6所示。
挠度符号向下为“+”,向上为“-”,挠度单位为mm。
表6-5挠度测试结果及校验系数表1
测点
D1
D2
D3
D4
D5
D6
1-1截面
正载
理论计算极限值(mm)
5.5
5.8
6.0
6.0
6.0
5.8
一级加载实测值(mm)
1.0
1.0
1.3
1.4
1.4
1.3
二级加载实测值(mm
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