钢便桥检测报告.doc
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讷河南大桥钢便桥
桥梁荷载试验报告
2014年11月25日
工程名称
讷河南大桥钢便桥
委托单位
试验内容
桥梁荷载试验
开始时间
2014年10月30日
完成时间
2014年11月22日
报告页数
共页
试验人员
审核人
签批人
地址
电话
邮政编码
传真
2014年11月22日
目录
一、桥梁概况 1
二、试验目的 3
三、试验、检测依据 4
四、桥梁结构检查顺序 5
五、试验、检测使用仪器 6
六、讷河南大桥钢便桥外观检查及技术评定 8
(一)桥梁结构构件表观缺损状况的检查 8
(二)桥梁技术状况评定 14
七、荷载试验项目 15
(一)静载试验 15
八、荷载试验方案及其布置 16
(一)上部结构静力试验荷载 16
九、静载试验结果与分析 23
(一)上部结构静载试验结果分析 23
十、讷河南大桥计算书 29
(一)原结构(工字钢组合梁)计算书 29
(二)现结构(贝雷桁架式连续梁)计算书 44
(三)两种结构验算对比(工字钢组合梁)计算书 59
十一、结论 62
(一)桥梁技术评定结果 62
(二)静载试验结果 62
(三)结构验算比较结果 62
十二、建议 63
一、桥梁概况
讷河南大桥位于京加公路(G111)讷河境内,建于1968年,1998年采用人行道悬挑的形式对桥面进行加宽,并增设拱肋横隔板,桥梁全长338.65m。
上部结构为10-30m双曲拱,下部结构为重力式桥墩、组合式桥台,沉井基础,桥面宽9+2×0.75m人行道,设计荷载汽-15级。
该桥位于讷河县南出口处,是讷河及其北部周边南行的交通要道,在区域路网中的地位和作用非常重要。
因修建新桥需要在原旧桥桥址附近建一临时通行钢便桥。
该便桥恒载主要为型钢桥面系,上部结构为贝雷梁主梁,每跨径为12m,共采用8片贝雷梁,每四片构成一个加强的双排单层贝雷梁组,该便桥采用2组。
贝雷片间用I28a工字钢进行连接,上面铺设工字钢小纵梁和木制桥面板,净车道宽6.5m。
全桥贝雷梁共计4个小组,该桥设计荷载30吨。
受讷河市交通运输局委托,黑龙江省工程质量道桥检测中心有限公司于2014年11月对讷河南大桥钢便桥进行了技术状况检查评定及桥梁荷载试验,对该桥承载能力进行鉴定,以确定该桥能否满足设计荷载使用要求。
桥跨结构:
12*12m贝雷桁架式梁;
桥长:
144m;
设计承载能力:
30t;
支座:
无;
桥面结构:
沿钢桁架纵向每0.5m设一道28工字钢,其上再铺设1cm厚钢板
桥面布置:
0.45m+3.25m(净)+0.65m+3.25m(净)+0.45m
下部结构:
三钢管式墩台(桩柱分为32.5cm螺旋钢管及63cm螺旋钢管),桩间横向联系为十字角钢连结。
图1-1加强双排单层贝雷梁示意图
图1-2钢便桥横断面示意图(cm)
图1-3全桥外观图
二、试验目的
通过对桥梁进行全面的质量检查,以求达到以下目的:
1.通过对桥梁主体结构及其附属构造物的技术状况及损伤和缺陷进行全面细致和深入
的检查,查明缺陷或潜在缺陷和损伤的性质、部位、严重程度及发展趋势,弄清楚缺陷和损伤的主要原因,为评定桥梁的使用功能、制订养护维修方案。
2.通过对桥梁技术状况的综合评定,确定桥梁的技术状况等级,分析和评价既存缺陷和损伤对桥梁质量和使用承载能力的影响,对该桥进行桥梁荷载试验,以确定该桥承载能力是否满足设计使用要求。
3.通过对该桥梁进行全面的质量检查评定和桥梁荷载试验结果,确定结构维修、加固或更换的优先顺序,为桥梁加固提供可靠的技术依据。
三、试验、检测依据
本次试验检测依据:
1.《公路桥涵设计通用规范》(JTGD62-2004);
2.《公路钢筋混凝土及预应力桥涵设计规范》(JTJD62-2004);
3.《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTJD63-2007);
4.《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041-2000);
5.《钢筋焊接及验收规程》(JTJ041-2000);
6.《装配式公路钢桥使用手册》(1998.06);
7.钢便桥设计图纸及施工资料;
四、桥梁结构检查顺序
为防止在桥梁结构检查中对部件或部位的记录混乱,对桥梁部件和构件进行统一排序,结构的检查和记录按照以下顺序进行:
按照理程增长方向,从左至右的顺序检查。
按结构从下而上顺序检查,即首先检查桥梁的下部结构,再检查上部结构的底面和侧面,顺序检查支座,最后检查桥面系、引道及附属措施。
对于主线立交和上跨人行天桥等桥梁,以主线左侧为里程点起点方向,以主线右侧为里程增长方向,按主线桥的编号方法进行构件编号。
桥梁构件的编号示意图见图4-1所示。
讷河
拉哈
图4-1桥梁构件编号示意图
63
五、试验、检测使用仪器
表5-1试验、检测使用仪器
序号
设备名称
型号
仪器编号
精度
1
智能声波检测仪
RSM-SY5
SY502080
±0.1μs
2
数显回弹仪
HT225W(B)
HTY-330
±2MPa
3
读数显微镜
SW-LW-101
040051
0.2mm
4
桥梁动态数据采集系统
DH5937
11057023、11057024、11057025、11057026、
不大于5%
5
桥梁静态数据采集系统
DH3816
041267
041269
041268
±1με
6
莱卡全站仪
TC402
667305
2mm+2ppm
7
钢筋保护层测试仪
FV10
0200472101
±1mm
8
精密水准仪
ZDL700
4110006
高度0.0001m
距离0.001m
9
千分表
Links
56012.51654.74972.59249.56070.54099.52334.40719.55546.74799.52238.74872.42120.01-29
0.001mm
10
挠度计
ZR-8型
见合格证书
0.1mm
11
桥梁结构分析系统软件
—
—
—
12
钢筋锈蚀测量仪
Eleometer
FL040
±1mv
13
应变计
HJ-120
210.280.314.319.321.323-326.328.330.332-336.339.340.342
<0.6%
14
混凝土氯离子含量测试仪
2501B型
B10038
±0.001%
15
IBM笔记本电脑
T43
26681BC
—
16
尼康数码相机
8400
76545365
—
17
混凝土电阻率测试仪
RESI
330.00470
±1kΩcm
六、讷河南大桥钢便桥外观检查及技术评定
(一)桥梁结构构件表观缺损状况的检查
对于桥梁结构构件表观缺陷状况,参照交通部《公路桥梁技术状况评定标准》(JTGTH21-2011)桥梁定期检查规定的要点,按照桥梁各结构部件的划分,对桥梁外观使用状况进行现场检查、打分、评分。
1、翼墙、耳墙
无。
2、护坡、锥坡
各锥坡均采用沙袋堆积的方式砌筑,目前尚无冲刷、毁损现象,如图所示。
图6-10#台左侧锥坡图6-20#台右侧锥坡
图6-312#台左侧锥坡图6-412#台右侧锥坡
图6-50#台护坡情况图6-612#台护坡情况
3、桥台及基础
0#墩及12#墩处钢管桩表面有锈蚀现象,墩柱后沙袋无毁损现象,如图所示。
图6-70#桥台情况图6-812#桥台情况
4、桥墩及基础
墩身表面锈蚀,横向联结完好,墩柱表面有修补,如图所示,如图所示。
图6-9桥墩情况图6-10桥墩情况
5、地基冲刷
地基基础有冲蚀现象,如图所示。
图6-11基础情况
6、支座
无。
7、上部承重构件
分配梁、弦杆表面均已锈蚀,竖杆、腹杆表面油漆有剥落现象,占总面积的30%~60%;少数弦杆有变形、破损现象,如图所示。
表6-1上部承重构件检查表
部件名称
序号
病害类型
病害情况
8孔4#贝雷片下弦杆
1
变形
8孔4#贝雷片下弦杆有1处变形
12孔8#贝雷片下弦杆
2
变形
12孔8#贝雷片下弦杆有1处变形
12孔5#贝雷片下弦杆
3
变形
12孔8#贝雷片下弦杆有1处变形
2孔2#贝雷片上弦杆
4
变形
2孔2#贝雷片上弦杆有1处变形
4孔2#贝雷片上弦杆
5
变形
4孔2#贝雷片上弦杆有1处变形
6孔1#贝雷片上弦杆
6
损坏
6孔1#贝雷片上弦杆有1处损坏
10孔2#贝雷片上弦杆
7
变形
10孔2#贝雷片上弦杆有1处变形
12孔1#贝雷片上弦杆
8
变形
12孔1#贝雷片上弦杆有1处变形
8孔8#贝雷片上弦杆
9
变形
8孔8#贝雷片上弦杆有1处变形
8孔7#贝雷片上弦杆
10
损坏
8孔7#贝雷片上弦杆有1处损坏
7孔7#贝雷片上弦杆
11
变形
7孔7#贝雷片上弦杆有1处变形
7孔8#贝雷片上弦杆
12
变形
7孔8#贝雷片上弦杆有1处变形
4孔7#贝雷片上弦杆
13
变形
4孔7#贝雷片上弦杆有1处变形
2孔7#贝雷片上弦杆
14
变形
2孔7#贝雷片上弦杆有1处变形
图6-12上弦杆损坏图6-13下弦杆变形
图6-14上弦杆变形图6-15腹杆情况
图6-16竖杆情况图6-17贝雷梁情况
8.、上部一般承重构件
贝雷梁横向联系梁表面油漆剥落,有锈蚀现象,剥落面积占总面积的20%~30%,如图所示。
图6-18横向联结图6-19横向联结
9、桥面铺装
桥面钢板有砂砾、尘土等杂物堆积,如图所示。
图6-20桥面铺装图6-21桥面铺装
10、伸缩缝
无。
11、人行道
人行道完好,无明显破损现象,如图所示。
12、护栏、栏杆
栏杆表面有锈蚀现象,如图所示。
图6-22栏杆完好
13、照明、标志
桥头标志完好,如图所示。
图6-23标志完好
14、排水设施
无。
15河床
河床无淤积,冲刷现象,如图所示。
图6-24河床情况
16调治结构物
无。
17其他
无
(二)桥梁技术状况评定
采用《公路桥梁技术状况评定标准》(JTG/TH21-2011)中的桥梁技术状况评定方法对讷河南大桥钢便桥外观进行了评定,见下表。
表6-2讷河南大桥钢便桥桥梁各部件技术状况评分
结构名称
类别
部件名称
权重
分权
部件得分
结构得分
结构得分汇总
技术状况分类
上部结构
1
上部承重构件
0.70
0.80
68.87
55.10
72.78
三类
2
上部一般构件
0.18
0.20
88.42
17.68
3
支座
0.12
0.00
100.00
0.00
下部结构
4
翼墙、耳墙
0.02
0.00
100.00
0.00
81.93
二类
5
锥坡
0.01
0.01
100.00
1.00
6
桥墩
0.30
0.31
72.42
22.45
7
桥台
0.30
0.31
72.50
22.48
8
墩台基础
0.28
0.29
100.00
29.00
9
河床
0.07
0.07
100.00
7.00
10
调治构造物
0.02
0.00
100.00
0.00
桥面系
11
桥面铺装
0.40
0.62
100.00
62.00
97.73
一类
12
伸缩装置
0.25
0.00
100.00
0.00
13
人行道
0.10
0.15
100.00
15.00
14
栏杆、护栏
0.10
0.15
84.87
12.73
15
排水系统
0.10
0.00
100.00
0.00
16
照明、标志
0.05
0.08
100.00
8.00
表6-3讷河南大桥钢便桥桥梁总体技术状况评分
类别
桥梁部位
权重
部件得分
结构得分
1
上部结构
0.40
72.78
29.11
2
下部结构
0.40
81.93
32.77
3
桥面系
0.20
97.73
19.55
桥梁总体得分
81.43
桥梁总体技术状况分类
二类
由上表可知,讷河南大桥钢便桥桥梁综合评定为81.43分,依据《公路桥梁技术状况评定标准》(JTG/TH21-2011),讷河南大桥钢便桥评定等级为二类桥梁。
七、荷载试验项目
根据该桥实际情况,综合考虑各方面因素,选取讷河南大桥钢便桥第10孔、12孔,对该孔进行动、静载试验。
(一)静载试验
(1)钢便桥跨中截面在试验荷载下的挠度测试;
(2)钢便桥跨中截面在试验荷载下的应变测试;
(3)钢便桥支点截面在试验荷载下的应变测试;
(4)钢便桥部分墩柱的静压试验。
八、荷载试验方案及其布置
(一)上部结构静力试验荷载
1、试验车辆的确定
按最不利位置布载,保证荷载试验效率η介于0.95~1.05之间,采用质量分别为40吨的载重汽车作为试验荷载,试验桥共用4台载重车,经称重计量后,按不同工况进行试验布载。
模拟公路-Ⅱ级汽车荷载标准进行偏载试验。
每次加载稳定一段时间后,采集各测点数据。
2、测试断面及测点布置
该桥为全桥连续,在墩柱处梢接,因该桥跨径较小,且在简支状态下受力最为不力,故可按静定结构考虑,本桥为下承式简支梁结构,共选取2跨进行试验,跨径12m,在测试时选跨中截面、支点截面作为测试截面,具体位置如图所示。
图8-1测试断面的选择
为了保证试验过程安全的同时测定该桥的承载能力是否满足使用要求,该桥采用了最不利受力状态进行了分级加载原则进行加载,采用对主梁跨中进行汽公路-Ⅱ级汽车荷载加载。
①对于贝雷梁下缘的工字梁结构,本次试验在跨中截面测试车道对应的每片纵梁底缘各布置1个应变测点,同时为了测试纵梁上缘应变,在7#、8#梁上缘各布置1个应变测点。
应变计方向均是沿桥纵向布置,每孔应变测点共计8个,具体位置如图所示。
对于支点处负弯矩应变测试,在支点处上弦杆表面布置应变测点。
图8-2跨中应变测点立面布置图
图8-3跨中应变测点立面布置图
图8-4支点负弯矩测点立面布置图
②在跨中截面的测试车道纵梁两侧所对应的桥面上布置挠度测点,并在支点处布置挠度测点,测试加载时墩柱的沉降,每孔共6个挠度测点。
具体布置位置如图所示。
图8-5跨中断面挠度计测点布置图
图8-6跨中挠度测点立面布置图
③在12#墩及11墩处进行支点剪力测点布置,分别在竖杆的H/2、5H/8、3H/4处布置应变测点。
并在支点处布置应变花;
图8-7支点剪力测点布置图布置图
图8-8应变花大样图
3、试验荷载布置:
荷载布置时遵照现行桥规《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)的规定,纵向按影响线进行最不利荷载布置。
根据最不利加载原则,为了满足鉴定桥梁承载能力的要求,试验荷载工况选择主要反映桥梁结构的最不利受力状态进行加载。
为了模拟最大弯矩效应和保证试验的有效性,经计算本次试验确定采用由4辆重40吨车作为试验荷载,模拟公路-II级荷载,以保证试验荷载效率。
试验车辆车轮横向轮距为1.80m。
(1)讷河南大桥钢便桥桥梁试验工况:
工况1:
横向2辆车布置,纵向使跨中截面正弯矩最大;
工况2:
横向2辆车布置,纵向使支点附近截面剪力最大;
工况3:
横向2辆车布置,纵向2辆,共4台车进行支点负弯矩加载。
图8-9跨中加载加载示意图(工况1)(单位:
m)
图8-10支点加载加载示意图(工况2)(单位:
m)
图8-11支点负弯矩加载示意图(工况3)(单位:
m)
图8-12挠度计图8-13千分表
图8-14应变计图8-15应变测试仪
图8-16现场加载图8-17现场加载
(二)下部墩台结构静力试验荷载
根据该桥实际情况,按公路-Ⅱ级荷载要求对12#台、11#墩、10#墩、9#墩、8#墩、7#墩分别进行静压试验,沉降测量采用钢丝挠度计,精度0.1mm。
1、静载试验项目
(1)12#桥台竖向沉降测试;
(2)11#墩柱竖向沉降测试;
(3)10#墩柱竖向沉降测试;
(4)9#墩柱竖向沉降测试;
(5)8#墩柱竖向沉降测试;
(6)7#墩柱竖向沉降测试;
2、荷载试验方案及其布置
(1)试验车辆的确定
按最不利位置布载,载保证荷载试验效率η在0.95-1.05的条件下,按最不利位置布载,试验共用4台40t载重车模拟公路-Ⅱ级荷载。
经称重计量后,按不同工况进行试验布载。
每次加载稳定一段时间后,采集各测点数据。
(2)测试断面及测点布置
测试截面:
选定12#台、11#墩、10#墩、9#墩、8#墩、7#墩为测试断面进行测试,如图所示。
对该桥采用竖向荷载最大为原则进行布载。
该桥桥台及桥墩竖向沉降分别采用钢丝挠度计进行测量,墩台测点布置如图所示。
图8-13断面高程测点布置图
(3)试验荷载布置:
通过桥梁外观检查,采用竖向荷载最大为加载原则,为了满足鉴定桥梁承载能力的要求,试验荷载工况选择主要反映桥台、桥墩的最不利受力状态进行加载。
试验工况:
工况4:
对11#墩进行横向4辆车偏心布置,使11#墩竖向反力最大;
工况5:
对10#墩进行横向4辆车偏心布置,使10#墩竖向反力最大;
工况6:
对9#墩进行横向4辆车偏心布置,使9#墩竖向反力最大;
工况7:
对8#墩进行横向4辆车偏心布置,使8#墩竖向反力最大。
工况8:
对7#墩进行横向4辆车偏心布置,使7#墩竖向反力最大。
图8-14墩柱竖向反力加载加载示意图(单位:
m)
九、静载试验结果与分析
讷河南大桥钢便桥试验荷载效率见表9-1。
表9-1讷河南大桥钢便桥加载试验计算值及荷载效率(按最不利计算)
加载项目
理论计算值
试验计算值
荷载效率η
跨中正弯矩
504.8kN*m
517kN*m
1.02
支点剪力
113kN
112.87kN
0.999
支点负弯矩
113kN*m
112.87kN*m
0.999
墩顶反力
1487.12kN
1440kN
0.97
(一)上部结构静载试验结果分析
1、挠度测量及校验系数
表9-212孔跨中加载作用下测点挠度值(单位:
0.1mm)
工况
测点位置
实测值
计算值(max)
校验系数
残余变位
相对残余变位
工况1
(跨中加载)
跨中
12-1#梁
98
84
1.17
2
2.00%
12-3#梁
96
84
1.14
2
2.04%
12-5#梁
71
84
0.85
1
1.39%
12-7#梁
113
84
1.35
2
1.74%
10-1#梁
119
84
1.42
1
0.83%
10-3#梁
115
84
1.37
2
1.71%
10-5#梁
102
84
1.21
2
1.92%
10-7#梁
99
84
1.18
1
1.00%
注:
挠度测点均为各主梁底缘
图9-1跨中加载作用下主梁挠度值(单位:
0.1mm)
试验结果分析:
校验系数η系指桥梁结构某测点(截面)实测值与计算值之比,是评定结构工作状况,确定桥梁承载力的一个重要指标,一般要求η值不大于1,η值越小,说明结构的安全储备越大,η值过大或过小,都应从多方面分析原因,如η值过大可能说明结构的材料强度较低,结构各部分联结性较差,刚度较低等。
η值过小说明材料的强度及弹性模量较高。
从上表可以得出挠度校验系数,跨中加载挠度校验系数值为0.85~1.42,卸载后,相对残余变形最大为2.04%;《公路桥梁承载能力检测评定规程》(JTG/TJ21-2011)要求校验系数小于1,相对残余变形小于20%,这说明该桥跨中截面在试验过程中校验系数不能满足规范要求,跨中截面刚度无法满足公路-Ⅱ级荷载使用要求,但其仍处于弹性工作状态。
2、应变测量及校验系数
表9-312孔跨中加载作用下主要测点混凝土应变值(单位µε)
工况
测点位置
实测值
计算值
max
校验系数
残余应变
相对残余应变
工况1
(跨中加载)
12-1#梁下缘
-60
-270
0.22
0
0.00%
12-2#梁下缘
-70
-270
0.26
0
0.00%
12-3#梁下缘
-30
-270
0.11
0
0.00%
12-4#梁下缘
-25
-270
0.09
0
0.00%
12-5#梁下缘
-110
-270
0.41
-5
4.35%
12-6#梁下缘
-95
-270
0.35
-5
5.00%
12-7#梁下缘
-215
-270
0.80
-10
4.44%
12-8#梁下缘
-130
-270
0.48
-10
7.14%
12-7#梁上缘
90
270
0.33
0
0.00%
12-8#梁上缘
70
270
0.26
0
0.00%
注:
混凝土拉应力为负,压应力为正;
图9-2跨中加载作用下12#孔主梁测点应变值(单位µε)
表9-410孔跨中加载作用下主要测点混凝土应变值(单位µε)
工况
测点位置
实测值
计算值
max
校验系数
残余应变
相对残余应变
工况1
(跨中加载)
10-1#梁下缘
-110
-270
0.41
0
0.00%
10-2#梁下缘
-115
-270
0.43
-5
4.17%
10-3#梁下缘
-70
-270
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