K32+088浊峪河大桥桥梁荷载试验报告.docx
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K32+088浊峪河大桥桥梁荷载试验报告.docx
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K32+088浊峪河大桥桥梁荷载试验报告
报告编号:
SXGSJC/BG-QL-2011-070
三原县蒲家河经新安至安乐三级公路改建工程K32+088浊峪河大桥
桥梁荷载试验报告
陕西高速公路工程试验检测有限公司
2011年12月
报告编号:
SXGSJC/BG-QL-2011-070
三原县蒲家河经新安至安乐三级公路改建工程K32+088浊峪河大桥
桥梁荷载试验报告
报告
年月日
审核
年月日
签发
年月日
报告附件
共3份
共23页
陕西高速公路工程试验检测有限公司
2011年12月
目录
1概述1
2荷载试验目的及内容1
2.1荷载试验目的1
2.2荷载试验内容2
3荷载试验依据2
4荷载试验实施方案2
5主要仪器设备3
6K32+088浊峪河大桥检测结果4
6.1静载试验检测结果4
6.2动载试验检测结果5
6.3检测结论5
附件1静载试验方案7
1.1测试孔选取7
1.2测试截面选取7
1.3测点布置8
1.4试验荷载8
1.5试验工况9
1.6试验的实施与控制10
附件2动载试验方案11
2.1测试截面选取11
2.2试验工况11
2.3试验实施11
附件3K32+088浊峪河大桥检测数据汇总12
3.1静载检测结果12
3.2动载检测结果20
K32+088浊峪河大桥桥梁荷载试验报告
1概述
为评价三原县蒲家河经新安至安乐三级公路改建工程K32+088浊峪河大桥的承载能力和工程质量,并为该桥交(竣)工验收提供技术资料,受咸阳市交通工程质量监督站及三原县交通运输局委托,陕西高速公路工程试验检测有限公司于2011年9月10日对K32+088浊峪河大桥进行现场荷载试验。
被检桥梁技术参数见表1-1。
表1-1K32+088浊峪河大桥技术参数一览表
起点桩号
K32+035.42
中心
桩号
K32+088.00
终点桩号
K32+140.58
桥梁全长(米)
105.16
桥面
宽度
0.5米(防护栏)+净7.0米(行车道)
+0.5米(防护栏)
上部结构
5-20m预应力混凝土板梁
下部结构
肋板台,柱式桥墩,桩基础
桥面结构
6cm沥青混凝土铺装层10cmC40防水混凝土
现浇层
混凝土
强度
预制板梁及桥面铺装C40,护栏、盖梁、台帽、台身背墙、挡块与垫石C30,墩柱、桩基础C25
设计荷载
公路-Ⅱ级
试验日期
2011年9月10日
2荷载试验目的及内容
2.1荷载试验目的
(1)通过静载试验,测试桥跨结构在静载作用下的应变、挠度,观察裂缝的开展情况,评价结构构件的强度、刚度和抗裂性能;
(2)通过动载试验,测定结构在动荷载作用下自振频率,对结构的动力性能进行评价;
(3)根据静载和动载测试结果综合评价该桥整体工作性能与承载能力是否满足设计与通行要求。
2.2荷载试验内容
静载试验内容如下:
(1)测试各工况控制截面砼的应变;
(2)测试各工况控制截面的挠度;
(3)观测桥梁结构在各工况荷载作用下裂缝的开展情况。
动载试验内容如下:
(1)测试结构的自振频率。
3荷载试验依据
(1)交通部科研院:
《公路桥梁承载能力检测评定规程(报批稿)》;
(2)交通部科研院:
《大跨径混凝土桥梁的试验方法(最终建议)》.1982;
(3)交通部:
《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004);
(4)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);
(5)陕西交通公路设计有限公司:
三原县蒲家河经新安至安乐三级公路改建工程相关桥梁施工图纸。
4荷载试验实施方案
我公司接到此任务后,根据检测任务的实际情况,提出了详细的静、动荷载试验实施方案,就测试孔和截面选取、测点布置、试验荷载、试验工况、试验的实施与控制等方面对荷载试验工作进行了详细的安排。
其中,静载试验方案见附件1,动载试验方案见附件2。
5主要仪器设备
本次桥梁荷载试验采用的主要仪器、设备见表5-1。
表5-1荷载试验采用的主要仪器、设备
序号
仪器设备名称
型号
仪器编号
1
静态应变测试系统
TDS-303
QL0147-001-02
2
机电百分表
WBD-50
GF051-01~20
3
裂缝观测仪
SW-LW-101
QL0153-007-01
4
动态信号采集分析系统
DEWE-BOOK-8
QL0148-002-01
5
拾振器
891-4
GF052-01
6
桥梁检测车
XZJ5310JQJ18
/
6K32+088浊峪河大桥检测结果
6.1静载试验检测结果
静载试验测试孔选择第2、3孔,加载效率与各工况挠度、应变的检测结果汇总见表6-1~表6-3,详细检测结果见附件3。
表6-1静载试验加载效率一览表
测试
位置
工况
控制指标
试验荷载计算值①
设计荷载控制值②
荷载效率
③=①/②
第2、3孔
跨中截面最大正弯矩中载、右偏载、左偏载
跨中弯矩(kN·m)
2940.00
3066.49
0.96
表6-2挠度检测结果一览表
荷载
工况
2孔跨中挠度校验系数
3孔跨中挠度校验系数
范围
平均值
范围
平均值
工况1
0.57~0.62
0.60
0.60~0.65
0.63
工况2
0.58~0.63
0.61
0.62~0.66
0.63
工况3
0.60~0.64
0.62
0.63~0.67
0.65
表6-3应变检测结果一览表
荷载
工况
2孔跨中应变校验系数
3孔跨中应变校验系数
范围
范围
平均值
平均值
工况1
0.61~0.71
0.68
0.61~0.68
0.66
工况2
0.63~0.73
0.67
0.66~0.72
0.68
工况3
0.65~0.70
0.67
0.65~0.69
0.67
6.2动载试验检测结果
本次动载试验选择2、3孔的跨中截面,实测一阶和二阶自振频率检测结果统计见表6-4,详细检测结果见附件3。
表6-4结构自振频率实测值和计算值对比
测试位置
阶序
自振频率
实测平均值①
(Hz)
理论计算值②
(Hz)
频率比
③=①/②
第2孔
跨中截面
1
6.10
4.73
1.29
2
/
7.86
/
第3孔
跨中截面
1
6.10
4.73
1.29
2
/
7.86
/
6.3检测结论
(1)本次试验所选择的截面均为桥梁运营过程中受力控制截面,试验过程中所配置的各类检测设备工作性能稳定,采集的数据均能有效反应结构的受力状态。
(2)第2、3孔静载试验加载效率为0.96,满足《大跨径混凝土桥梁试验方法》要求。
(3)第2孔各工况下各控制截面的主要挠度测点实测最大值为3.89mm,校验系数平均值在0.60~0.62范围内,第3孔各工况下各控制截面的主要挠度测点实测最大值为4.12mm,校验系数平均值在0.63~0.65范围内,低于《大跨径混凝土桥梁的试验方法》规定的上限值1.05。
各工况卸载后结构的位移回零良好,无明显残余位移。
表明该桥在试验荷载作用下处于良好的弹性工作状态,纵向抗弯刚度满足设计要求,并有一定的安全储备。
(4)第2孔各工况下各控制截面的主要应变测点实测最大值为74με,校验系数平均值在0.67~0.68范围内,第3孔各工况下各控制截面的主要应变测点实测最大值为76με,校验系数平均值在0.66~0.68范围内,低于《大跨径混凝土桥梁的试验方法》规定的上限值1.05。
各工况卸载后结构的应变回零良好,无明显残余变形。
表明该桥在试验荷载作用下处于良好的弹性工作状态,纵向抗弯强度满足设计要求,并有一定的安全储备。
(5)各偏载工况下,左、右侧挠度和应变渐变趋势与理论计算相符。
表明该桥预应力空心板横向联接性能良好。
(6)在加载测试中,经观察梁体表面混凝土未出现裂缝,表明该桥抗裂性能满足要求。
(7)在全桥异常变形观察工况加载过程中,桥跨结构未出现异常变形,桥墩未出现异常变位,表明该桥整体结构技术状况良好。
(8)该桥第2、3孔动载测试前2阶实测自振频率与理论计算值的频率比为1.29,大于1,表明该桥的整体性能和动刚度良好。
综上所述:
我们认为K32+088浊峪河大桥的承载能力和工作性能满足设计要求,可投入正常运营。
陕西高速公路工程试验检测有限公司
2011年12月
附件1静载试验方案
1.1测试孔选取
静载试验按照下列原则选取测试孔。
(1)对全桥进行缺陷检查,若存在缺陷较为严重的桥跨,则该桥跨作为测试孔。
(2)以业主和监理指定的桥跨作为测试孔。
(3)若无指定和要求时,选择桥梁在使用活载作用下内力最不利的桥跨作为测试孔。
(4)测试孔数量满足《陕西省公路工程竣(交)工验收办法实施细则》的规定频率要求。
1.2测试截面选取
为了确保计算结果的准确性,各桥荷载作用下的内力和变形根据施工单位提供的施工图纸,用桥梁结构专用计算程序公路桥梁结构设计系统GQJS9.7和桥梁结构检测分析系统进行对比计算,具有较高的准确性。
测试截面应选择桥梁在可变荷载作用下内力最不利截面。
本标段桥梁结构类型为简支空心板桥。
根据计算结果,简支空心板桥在设计荷载作用下的最大正弯矩和挠度均发生在各孔的跨中截面。
依据计算结果和《大跨径混凝土桥梁的试验方法》的建议和要求,简支空心板桥应变和挠度测试截面均选择测试孔跨中截面,如附图1-1所示。
附图1-1简支空心板桥测试截面位置示意图
1.3测点布置
为了测试简支板桥在试验荷载下的应力(应变)状况和变形情况,分别在各测试孔布设挠度和应变测点。
简支板桥应变和挠度具体位置和编号见附图1-2。
为了扣除支座变形对测量结果的影响,在各测试孔两端支座处梁底板布设一个挠度测点对支座变形进行观测。
附图1-2简支板梁桥应变、挠度测点位置及编号示意图
1.4试验荷载
根据《大跨径混凝土桥梁的试验方法》中的规定,静力试验荷载的效率系数η的取值范围为1.05≥η≥0.80。
其中η=Sstat/(S×(1+μ))
经过计算确定,本次荷载试验共需要2辆载重汽车。
试验前对每辆车都进行配重,并记录下各辆车的实际轴重、总重、轮间距和轴间距,详见附表1-1。
应力和挠度分析计算过程中的车辆荷载都是按实际的轴距、轮距和轴重取值的。
附表1-1试验用车辆参数表
车号
轴重(吨)
轴间距(米)
1轴
2轴
3轴
合计
1-2
2-3
1号车
5.8
14.6
14.6
35.0
3.50
1.30
2号车
8.0
13.4
13.4
34.8
3.50
1.30
合计
13.8
28.0
28.0
69.8
3.50
1.30
1.5试验工况
简支空心板桥静载试验分为4种试验工况,各工况采用两列车队加载,各工况中汽车荷载的位置如下:
工况1:
跨中最大正弯矩中载工况。
顺桥向按跨中截面最大正应力和最大挠度的最不利位置布载,横桥向为对称布载。
工况2:
跨中最大正弯矩右偏载工况。
顺桥向布载位置与工况1相同,横桥向为偏右布载。
工况3:
跨中最大正弯矩左偏载工况。
顺桥向布载位置与工况1相同,横桥向为偏左布载。
工况4:
全桥异常变形观察工况。
按正弯矩最不利加载位置布置车列沿全桥慢速行驶。
观察荷载作用下不同部位的混凝土是否出现开裂现象及桥跨结构是否出现异常变形。
简支板桥各工况加载车辆纵桥向布置如附图1-3所示,空心板桥加载车辆的横桥向布置如附图1-4所示。
附图1-3简支板桥各工况车辆顺桥向布置示意图
附图1-4简支板桥各工况加载车辆的横桥向布置
试验桥在各工况下荷载效率均应大于0.80且小于1.05,符合《大跨径混凝土桥梁的试验方法》中基本荷载试验的荷载效率的规定,保证试验的有效性。
1.6试验的实施与控制
荷载试验正式开始前,须完成如下各项准备工作:
(1)按应变和位移测点布置方案进行放样。
对应变测点位置进行打磨、找平处理后,粘贴电阻应变片并焊接导线。
在位移测点架设机电百分表,并与应变平衡箱进行导线连接。
(2)根据车辆计算和配重结果,对各工况车辆加载位置划线放样。
(3)进行联机调试,用一辆汽车进行预加载,以检验各测点应变片、机电百分表及应变平衡箱工作的可靠性。
静载试验每一工况应分两次逐级加载。
在检测过程中,为减少混凝土流变特性对测读结果的影响,各级荷载到位后需关闭汽车发动机5分钟以上,待结构变形完全稳定后再测取数据,并将所测的最大挠度和应变与理论计算结果进行比较,确信安全。
若检测过程中发现数据出现异常,立即卸掉加载车辆,以防发生意外事故。
每次卸载后至下一次加载的间隔时间均不得少于10分钟。
同一工况按上述加载、卸载程序重复进行测试,直至两次测试结果相对误差不超过5%,该工况测试完成,可以进行下一工况测试。
附件2动载试验方案
2.1测试截面选取
动载试验选择与静载试验相同孔进行,根据各类桥梁动力特性的理论分析结果,按照理论计算得出的振型大致形状,在测试孔前2阶振型变位较大的部位布置传感器。
简支板桥动力特性测试选择在试验孔的跨中,在各测试截面安装竖桥向加速度传感器。
2.2试验工况
测试分为两个工况:
(1)测试车辆以时速30公里/小时跑车通过测试联/孔;
(2)测试车辆以时速40公里/小时跑车通过测试联/孔。
2.3试验实施
试验前现场准备工作:
(1)按照试验方案布置传感器,布置导线并连接试验仪器;
(2)试验开始前应封闭交通,禁止闲杂人员和非试验车辆进入;
(3)检查仪器、仪表、测量线路的工作状态,确定测量放大器的放大系数。
进行跑车试验时采用载重车辆以不同速度通过桥梁时产生的效应作为激振荷载,采集桥梁振动时的频率谱。
每次测试后,要在现场进行数据回放和频谱分析,并与测试桥梁动力特性的理论计算值进行比较,检查测试数据是否正常,如有异常情况应立即检查、分析原因,必要时应重新进行测试。
动载测试一般采用一辆加载车进行。
附件3K32+088浊峪河大桥检测数据汇总
3.1静载检测结果
K32+088浊峪河大桥静载试验挠度、应变检测结果和对比曲线分别见附表3-1~附表3-4和附图3-1~附图3-4。
附表3-1第2孔各工况挠度计算值、实测值与校验系数
荷载
工况
测点位置
挠度计算值(mm)①
挠度实测值(mm)
校验系数⑤=④/①
截面
位置
测点
编号
第一次②
第二次③
平均值④
工况1:
跨中截面最大正弯矩中载工况
跨中
51
5.92
3.45
3.29
3.37
0.57
52
5.90
3.65
3.62
3.64
0.62
53
5.89
3.65
3.60
3.63
0.62
54
5.88
3.43
3.39
3.41
0.58
校验系数平均值
0.60
工况2:
跨中截面最大正弯矩右偏载工况
跨中
51
5.78
3.30
3.41
3.36
0.58
52
5.84
3.53
3.47
3.50
0.60
53
5.94
3.62
3.58
3.60
0.61
54
6.04
3.79
3.84
3.82
0.63
校验系数平均值
0.61
工况3:
跨中截面最大正弯矩左偏载工况
跨中
51
6.10
3.88
3.89
3.89
0.64
52
5.95
3.67
3.72
3.70
0.62
53
5.83
3.55
3.55
3.55
0.61
54
5.74
3.47
3.42
3.45
0.60
校验系数平均值
0.62
附图3-1第2孔各工况测点挠度实测值与计算值对比曲线
附表3-2第2孔各工况应变计算值、实测值与校验系数
荷载
工况
测点
应变计算值(με)①
应变实测值(με)
校验系数⑤=④/①
截面
位置
测点
编号
第一次②
第二次③
平均值④
工况1:
跨中截面最大正弯矩中载工况
跨中
1
94
64
61
63
0.67
2
97
64
68
66
0.68
3
98
68
70
69
0.70
4
98
72
67
70
0.71
5
98
63
70
66
0.67
6
97
68
65
67
0.69
7
93
60
55
57
0.61
校验系数平均值
0.68
工况2:
跨中截面最大正弯矩右偏载工况
跨中
1
90
55
59
57
0.63
2
94
64
61
62
0.66
3
95
65
61
63
0.66
4
97
73
60
66
0.68
5
99
67
64
66
0.67
6
99
69
63
66
0.67
7
99
70
74
72
0.73
校验系数平均值
0.67
工况3:
跨中截面最大正弯矩左偏载工况
跨中
1
99
67
71
69
0.70
2
100
61
69
65
0.65
3
99
66
63
65
0.66
4
97
60
68
64
0.66
5
96
68
62
65
0.68
6
94
66
62
64
0.68
7
90
60
64
62
0.69
校验系数平均值
0.67
附图3-2第2孔各工况测点应变实测值与计算值对比曲线
附表3-3第3孔各工况挠度计算值、实测值与校验系数
荷载
工况
测点位置
挠度计算值(mm)①
挠度实测值(mm)
校验系数⑤=④/①
截面
位置
测点
编号
第一次②
第二次③
平均值④
工况1:
跨中截面最大正弯矩中载工况
跨中
51
5.92
3.56
3.58
3.57
0.60
52
5.90
3.80
3.77
3.78
0.64
53
5.89
3.78
3.84
3.81
0.65
54
5.88
3.62
3.59
3.60
0.61
校验系数平均值
0.63
工况2:
跨中截面最大正弯矩右偏载工况
跨中
51
5.78
3.60
3.54
3.57
0.62
52
5.84
3.67
3.62
3.64
0.62
53
5.94
3.75
3.74
3.74
0.63
54
6.04
4.00
3.97
3.98
0.66
校验系数平均值
0.63
工况3:
跨中截面最大正弯矩左偏载工况
跨中
51
6.10
4.01
4.12
4.06
0.67
52
5.95
3.82
3.88
3.85
0.65
53
5.83
3.67
3.71
3.69
0.63
54
5.74
3.66
3.62
3.64
0.63
校验系数平均值
0.65
附图3-3第3孔各工况测点挠度实测值与计算值对比曲线
附表3-4第3孔各工况应变计算值、实测值与校验系数
荷载
工况
测点
应变计算值(με)①
应变实测值(με)
校验系数⑤=④/①
截面
位置
测点
编号
第一次②
第二次③
平均值④
工况1:
跨中截面最大正弯矩中载工况
跨中
1
94
57
56
57
0.61
2
97
67
64
65
0.67
3
98
64
70
67
0.68
4
98
63
69
66
0.67
5
98
60
71
65
0.66
6
97
63
65
64
0.66
7
93
57
62
60
0.65
校验系数平均值
0.66
工况2:
跨中截面最大正弯矩右偏载工况
跨中
1
90
64
55
59
0.66
2
94
63
65
64
0.68
3
95
64
67
65
0.68
4
97
64
76
70
0.72
5
99
67
65
66
0.67
6
99
63
69
66
0.67
7
99
66
68
67
0.68
校验系数平均值
0.68
工况3:
跨中截面最大正弯矩左偏载工况
跨中
1
99
71
65
68
0.69
2
100
74
58
66
0.66
3
99
70
63
67
0.68
4
97
65
65
65
0.67
5
96
75
56
65
0.68
6
94
57
64
61
0.65
7
90
53
67
60
0.67
校验系数平均值
0.67
附图3-4第3孔各工况测点应变实测值与计算值对比曲线
3.2动载检测结果
(1)振型计算结果
K32+088浊峪河大桥第2、3孔结构前2阶计算振型与自振频率计算结果见附图3-5。
一阶振型对应自振频率f1=4.73Hz
二阶振型对应自振频率f2=7.86Hz
附图3-5K32+088浊峪河大桥第2、3孔结构计算振型图
(2)实测时域曲线与自振频率
K32+088浊峪河大桥第2、3孔实测时域曲线和频域分析曲线分别见附图3-6~附图3-9。
工况1跑车时域图
工况2跑车时域图
附图3-6K32+088浊峪河大桥第2孔动载测试时域曲线
工况1频域分析曲线
工况2频域分
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