lA桥梁荷载试验方案
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lA桥梁荷载试验方案 11 附件一:参考试验方案 吉祥路中桥荷载试验方案
一、桥梁概述 吉祥路中桥为1×25m正交预应力混凝土简支小箱梁桥。桥宽28m,横断面布置:6.75m(人行道)+14.5m(机动车道)+6.75m(人行道),横断面布置如图1所示,全桥共21片小箱梁。设计荷载:城—A级。
图1 桥梁上部横断面布置图(尺寸单位:cm) 二、荷载试验 (一)试验目的及试验依据 1、试验目的 1)检验该桥整体结构的质量和结构的可靠性; 2)判断桥跨结构在试验荷载作用下的实际受力状态和工作状态,评价结构的力学特性和工作性能,检验结构的承载能力是否能满足设计标准: 3)通过动荷载试验以及结构固有模态参数的实桥测试,了解桥跨结构的动力特性,以及各控制部位在使用荷载下的动力性能; 4)进行梁的强度、刚度及承载能力评估。
2、试验依据: 1)《公路旧桥承载能力鉴定方法》(以下简称《方法》); 2)《城市桥梁设计荷载标准》(CJJ 77-98); 3)《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004); 11
3)《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004); 4)吉祥路中桥施工图
(二)试验内容 1、试验部位 1)动载试验:试验项目为跑车、刹车和跳车。 2)静载试验:左辐和右幅主梁跨中最大弯矩加载。 2、主要试验设备 1)变形检测设备 精密水准仪(瑞士徕卡)二套,最小读数0.01mm,精度0.4mm/km 2)应变检测设备 JMZX-2001综合测试仪(长沙金码高科)一套,精度为1 3)动载试验设备 INV306动态数据采集处理系统一套(东方振动研究所)
(三)结构理论分析原理及试验加载方案 1、 结构理论分析原理 吉祥路中桥,为1×25m正交预应力混凝土简支空心板桥。桥横断面由21片小箱梁组成,4车道。 动载试验求动力增大系数时,将荷载布设在第2车道,求解第3车道拾振器处的静载理论挠度值f st 。根据实测动挠度幅值1yf,计算动力增大系数:1+µ=1+1yf/f st 设计荷载:用铰接板梁法计算跨中荷载横向分布系数,利用试验断面的弯矩影响线进行纵向加载,求解设计荷载作用下最不利荷载位置,求得设计活荷载效应(控制荷载模式)。 试验荷载:在影响线上布设试验荷载,致使布载结果与设计荷载效应之比接近于所希望的加载效率,并求解试验荷载下的内力。此内力与设计活荷载效应之比为加载效率。 2、试验加载方法 1)动载试验 动载试验是采用一辆重量约为350kN的汽车,按如下4种工况进行动载试验: 11
① 在桥面上,汽车分别以20km/h、30km/h和40km/h的行驶速度进行跑车使桥梁产生受迫振动,量测桥梁的振动频率和振幅。 ② 在桥面上,汽车分别以20km/h和30km/h的行驶速度进行跑车,在简支梁桥跨中紧急刹车使桥梁产生受迫振动,量测桥梁的振动频率和振幅。 ③ 试验跨的跨中位置,汽车从约15cm高的垫木上后轮自由下落对桥梁进行的激励振动,量测桥梁的固有振动频率和阻尼。 ④ 在桥梁无车辆通行时,桥梁受环境自然激励,量测桥梁的固有振动频率。 动态测试的测点沿桥跨布置3个,即在L/4,L/2,3L/4位置布置测点(见图2),横断面上第2车道跑车,第3车道安装传感器。大桥的振动信号通过加速度传感器予以测量,并由计算机进行数据采集和记录,然后在通过动态信号分析软件进行分析,给出桥梁动态试验结果。
641裕和路新乐路台0321跨中2494606641606支座中心线1212台1支座中心线1212
图2 动载试验传感器测点布置图(尺寸单位:cm) 2)静载试验 ① 试验荷载 根据《方法》中的规定,静载试验荷载一方面应保证结构的安全性,另一方面又应能充分暴露结构承载能力问题,加载效率系数q取为:
0.81.05q, statqSS
在设计荷载城-A级和人群荷载作用下,计算获得跨中最大正弯矩,设计最大弯矩为732.5kN.m。 11
考虑现场组织标准车队困难,采用弯矩等效原则,试验选用4台约330kN加载车辆,按图3所示的试验载位进行加载,则计算在该试验荷载作用下,空心板跨中控制截面的试验弯矩和试验荷载效率如表1所示。 表1 试验弯矩和效率系数
试验 载位 控制截面 设计弯矩(kN.m) 试验荷载 车
载 布置
试验弯矩(kN.m)
试验荷载效率
A 跨中 644.5 4台330kN 图3 617 0.957 本次试验加载采用偏置加载。加载分为四级加载。 11
截面跨中控制截面
桥面中线人行道人行道 注:di为加载分级距离,d1=550,d2=400,d3=300,d4=200 图3 A载位跨中位置车辆布置图(单位:cm)
② 测点布置和观测方法 A. 应力(应变)观测 应变测点布置在1#~21#梁跨中梁底,弯矩较大的10#梁、11号梁和12#梁在梁底沿纵向布置3个测点(一个测点在跨中截面,另两个测点对称跨中测点布置,净距10cm),其余各梁在梁底布置1个测点,11号梁两侧分别沿梁高布置3个测点,12号梁一侧沿梁高布置3个测点,全桥共30个测点,采用粘贴弓形应变计的方法观测混凝土的应变,用JMZX-2001综合测试仪量测各片梁测试断面的混凝土的应变。应变测点位置见图4。 11
图4 应变测点布置和测试断面图(单位:cm) B.变形观测 对于简支梁桥,依据《试验方法》要求,本次试验沿试验桥跨跨中截面每片小箱梁、弯矩最大的三片梁(10#、11#和12#梁)1/4跨、3/4跨和支点的位置布置挠度测点,共计33个测点,具体测点布置见图5。采用精密水准仪测量。
(四)试验步骤 1、动载试验 1)载位及测点布设 选择试验桥跨的第3车道为动载加载车道。在第2车道的L/4、L/2、3L/4处各安装拾振仪一个。 2)跑车试验 选择一辆载重30t的汽车为试验车辆,分别以20km/h,30km/h,40km/h的车速在试验车道上行使。测得引桥的振动频率,最大动挠度。 3)刹车试验 选择一辆载重30t的汽车为试验车辆,分别以20km/h,30km/h的车速在试验车道上行驶试验桥跨,并在引桥的跨中位置紧急制动。分别测得引桥的振动频率,最大动挠度。 4)跳车试验 选择一辆载重30t的汽车为试验车辆,将15cm高跳板放在试验桥跨第3车道跨中,令试验车缓慢驶上跳板,待稳定后,使前轮从跳板上自由滑下,同时测得引桥的振动频率及动挠度。 5)在桥梁无车辆通行时,桥梁受环境自然激励,量测桥梁的固有振动频率。 11
A128006
0
1#梁中心线
2#梁中心线3#梁中心线4#梁中心线5#梁中心线6#梁中心线
11#梁中心线
6062424前墙背台号线心中座支线心中座支缘前墙背台缘号606606606
7#梁中心线8#梁中心线9#梁中心线10#梁中心线线心
中
跨桥
A2A3A4A5A6A7A8A9A10A11A28A29A31A32A22A23A25A26
06021#梁中心线线心中座支线心中座支112#梁中心线13#梁中心线14#梁中心线136
线心
中跨桥
A12A13A14A21A30A33A24A271341341
34
134134134134134134
134134134134
17#梁中心线115#梁中心线16#梁中心线线心
中
跨桥A15A16A17
线心中座支线心中座支
18#梁中心线
19#梁中心线20#梁中心线134心
中跨桥
A18A19A201341
34
134134134
图5 挠度观测点的测点布置图(尺寸单位:cm) 2、静载试验 (1)将加载汽车过地磅称重后,排列于被测试桥跨外20米以上。 (2)正式加载前,两排四辆加载车辆并排缓慢地来回二次对全桥进行预压,然后非工