目 录
一、工程概况 ............................................................ 1 二、检测目的 ............................................................ 3 三、检测依据和标准 ...................................................... 4 四、荷载试验实施 ........................................................ 4
(一)试验内容 ................................................... 4
1、静载试验 ................................................... 4 2、动载试验 ................................................... 5 (二)试验过前已完成工作 ......................................... 6
1、试验前的准备工作 ........................................... 6 2、理论计算及复核 ............................................. 6 (三)试验过程 .................................................. 13
1、加载车辆 .................................................. 13 2、工况设置 .................................................. 13 3、设备选型及准备 ............................................ 16 4、现场准备工作 .............................................. 19 5、现场测试 .................................................. 19 (四)试验数据及成果提交 ........................................ 21
1、静载试验 .................................................. 21 2、动载试验 .................................................. 22 3、提交的成果 ................................................ 23 (五)项目特点分析 .............................................. 24
1、桥梁结构的内力计算 ........................................ 24 2、应变数据采集的准确 ........................................ 24 3、加载试验中桥梁结构裂缝观测 ................................ 25 4、检测工作组织 .............................................. 25 5、现场影响工作开展因素 ...................................... 25
五、试验检测保障措施 ................................................... 26
(一)试验检测组织机构、人员配置 ................................ 26 (二)项目实施 .................................................. 29 (三)检测原则及质量保证措施 .................................... 31 (四)检测进度保证措施 .......................................... 33 (五)应急措施 .................................................. 34 (六)安全保障措施 .............................................. 35 (七)廉政建设 .................................................. 39
六、配合、协调工作及建议 ............................................... 40 七、附件(各桥具体检测细则) ........................................... 40
●DK0+716.6匝道桥 .................................................. 41
(一)项目概述 .................................................. 41 (二)静载试验方案设计 .......................................... 41 (三)测点布置 .................................................. 42 (四)试验荷载布置 .............................................. 44
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(五)静载试验工况 .............................................. 45 (六)动载试验方案设计 .......................................... 46 ●K5+152.5分离式立交桥 ............................................. 50
(一)项目概述 .................................................. 50 (二)静载试验方案设计 .......................................... 50 (三)测点布置 .................................................. 51 (四)试验荷载布置 .............................................. 53 (五)静载试验工况 .............................................. 54 (六)动载试验方案设计 .......................................... 55 ●K10+305.5西河特大桥 .............................................. 59
(一)项目概述 .................................................. 59 (二)静载试验方案设计 .......................................... 59 (三)测点布置 .................................................. 61 (四)试验荷载布置 .............................................. 62 (五)静载试验工况 .............................................. 63 (六)动载试验方案设计 .......................................... 66 ●K24+091.562特大桥第1联 .......................................... 70
(一)项目概述 .................................................. 70 (二)静载试验方案设计 .......................................... 71 (三)测点布置 .................................................. 72 (四)试验荷载布置 .............................................. 73 (五)静载试验工况 .............................................. 74 (六)动载试验方案设计 .......................................... 77 ●K24+091.562特大桥第16联 ......................................... 81
(一)项目概述 .................................................. 81 (二)静载试验方案设计 .......................................... 82 (三)测点布置 .................................................. 83 (四)试验荷载布置 .............................................. 84 (五)静载试验工况 .............................................. 85 (六)动载试验方案设计 .......................................... 88 ●K28+327.158大桥 .................................................. 92
(一)项目概述 .................................................. 92 (二)静载试验方案设计 .......................................... 92 (三)测点布置 .................................................. 93 (四)试验荷载布置 .............................................. 95 (五)静载试验工况 .............................................. 96 (六)动载试验方案设计 .......................................... 99 ●K29+444.658大桥 ................................................. 103
(一)项目概述 ................................................. 103 (二)静载试验方案设计 ......................................... 103 (三)测点布置 ................................................. 104 (四)试验荷载布置 ............................................. 106 (五)静载试验工况 ............................................. 107 (六)动载试验方案设计 ......................................... 110
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●钟鸣互通主线桥 ................................................... 114
(一)项目概述 ................................................. 114 (二)静载试验方案设计 ......................................... 114 (三)测点布置 ................................................. 115 (四)试验荷载布置 ............................................. 117 (五)静载试验工况 ............................................. 118 (六)动载试验方案设计 ......................................... 121 ●铜陵北互通主线桥 ................................................. 125
(一)项目概述 ................................................. 125 (二)静载试验方案设计 ......................................... 125 (三)测点布置 ................................................. 126 (四)试验荷载布置 ............................................. 128 (五)静载试验工况 ............................................. 128 (六)动载试验方案设计 ......................................... 130
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合福铁路铜陵长江公铁大桥公路接线桥梁
静动载试验实施方案
一、工程概况
合福铁路铜陵长江公铁大桥公路接线工程位于皖江流域,起点位于安徽省无为县西神墩村刘家庄附近,与安徽省北沿江高速公路巢湖至无为段衔接,形成塔桥枢纽互通;终点位于安徽省铜陵县钟鸣镇东,与安徽省南沿江高速公路芜湖至铜陵至池州段、铜南宣高速公路衔接,形成钟鸣枢纽互通。计划总工期为3年。
本项目建设里程约40.607公里,其中南岸接线长15.105公里;北岸接线长25.502公里;全线设置跨河沟渠桥梁20721.41米,其中特大桥18762.84米、大桥1958.57米;设置互通立交5处(1处预留),分别是起点塔桥枢纽互通(巢湖←→铜陵方向匝道计入本项目)、无为西互通(预留)、高沟互通、铜陵北互通、终点钟鸣枢纽互通;设置管理分中心、养护工区、服务区各1处。
2015年11月我中心中标合福铁路铜陵长江公铁大桥公路接线桥梁静动载试验工作,根据招、投标文件要求及现场调查情况,选择如下桥梁联跨进行荷载试验。
项目地理位置示意图
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合福铁路铜陵长江公铁大桥公路接线桥梁荷载试验检测内容一览表 标段 桥梁名称 塔桥互通LJ-01 DK0+716.4匝道桥 K5+152.5LJ-01 分离立交桥 跨径布置(m) 4×25+4×30+5×25 上部结构形式 预应力混凝土连续箱梁 先简支后连续组合箱梁 招标数量 单幅1处 单幅1处 暂定检测内容 单幅1处,第2联4×30m现浇连续梁动、静载 单幅1处,右幅第3联4×25m小箱梁动、静载 左右幅各3处,左、右幅主桥(55+90+55)m动、静载 左右幅各3处,左、右幅第1联(50+90+50)m(跨无为大堤)现浇箱梁动、静载 左右幅各3处,左、右幅第16联(35+40+35)m现浇箱梁动、静载 左右幅各3处,左、右幅第1联(35+40+40)m现浇箱梁动、静载 左右幅各3处,左、右幅第1联(4×40)m连续T梁动静载 左右幅各3处,左、右幅第1联(35+60+35)m现浇箱梁动、静载 备注 建议增加1处 建议增加1处 5×25+5×25+4×25 主桥为悬浇变K10+305.左右5×25+2×(6×25)+截面连续梁,引LJ-02 5西河特幅各3(55+90+55)+6×(6×25) 桥为先简支后大桥 处 连续组合箱梁 左右幅各3处 无变更 K24+091.(50+90+50)+7×(4×40)现浇箱梁、装配LJ-03 562特大+7×(5×40)+(35+40+35) 式T梁 桥 右幅(50+90+50)m调整为5×40预应力T梁 左右幅各3处 无变更 K28+327.(35+40+40)+2×(5×40)现浇箱梁、装配LJ-04 158大桥 +4×40 式T梁 左右幅各3处 左右幅各3处 无变更 K29+444.LJ-04 658大桥 9×(4×40)+3×40 预应力连续T梁 无变更 该联中跨桥下交通量大、净空小,建议调整为单幅3×30m、4×25m箱梁 左幅:(35+60+35) +4×25+9×30+3×29+3×31+27+6×30+4×25+22.5+23+11钟鸣互通现浇箱梁、预应LJ-05 ×35;右幅:(35+60+35) 主线桥 力连续T梁 +3×25+9×30+3×29+27+3×31+6×30+4×25+18+14+13.5+11×35 左幅:(22+3×30)+6×25+5×25+5×25+4×25+(21+25+21)+(2×26+25)+3×25+3×25+5×25+4×25+4铜陵北互现浇箱梁、预应LJ-05 ×25;右幅:(3×30+22)通主线桥 力连续T梁 +6×25+4×25+6×25+4×25+(21+25+21)+(2×26+25)+3×25+3×25+5×25+4×25+4×25 左右幅各3处 单幅1处 右幅第11联(4×25)m变宽段动静载 建议右幅增加1处;另建议增加左幅1联(4×25)m 第 2 页 共131 页
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K5+152.5分离立交桥
K10+305.5西河特大桥
K24+091.562特大桥(第1联)
K24+091.562特大桥(第16联)
K28+327.158大桥
k29+444.658大桥
铜陵北互通立交桥
钟鸣互通主线桥
二、检测目的
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1、通过荷载试验,掌握结构的现有工作状况,判断桥梁的实际工作状况是否符合设计要求或处于正常受力状态,了解桥梁结构设计与施工质量。
2、通过荷载试验研究和理论计算分析,对桥梁的承载能力及工作状况作出评价。 3、通过荷载试验来检验桥梁结构的质量,说明工程的安全度和可靠性,为工程交工验收提供数据,并为今后桥梁养护和管理工作提供依据。
三、检测依据和标准
1、合福铁路铜陵长江公铁大桥公路接线桥梁静动载试验检测招、投标文件; 2、《公路工程竣(交)工验收办法》(交通部令,2004年第3号); 3、《公路桥梁承载能力检测评定规程》(JTG/T J21-2011); 4、《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004);
5、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004); 6、《工程测量规范》(GB 50026-2007);
7、本项目设计、变更文件、交工验收检测报告以及其他现行相关标准、规范。
四、荷载试验实施
(一)试验内容 1、静载试验
桥梁静载试验主要是测量桥梁结构在静力荷载作用下各控制断面的应力及结构变形,它们是检验桥梁性能及工作状态(如结构的强度、刚度)最直接、最有效的办法。
静载试验现场采用计算出的试验荷载进行等效加载,然后采集测试断面的应力和变形,通过理论计算值与荷载试验实测值的比值,判定结构承载能力是否满足验证荷载的运营要求。
为了保证试验准确,在选择试验荷载的大小和加载位置时,采用静载试验效率进行控制。静载试验效率:qSsS(1)’,q一般采用0.95~1.05。
式中:Ss—静载试验荷载下控制截面内力、应力或变位的最大计算效应值;
S’—控制荷载作用下控制截面内力、应力或变位的最不利效应计算值; μ—规范中所采用的冲击系数。
静载试验分为偏载和中载两种情况,试验前在桥上标出车辆的加载位置。以加载和卸载的方便,且不影响试验联跨产生荷载为原则,安排好车辆试验卸载的安放位置。
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另为了加载安全,了解结构应变和变形随荷载试验增加而变化的关系,对桥梁荷载试验的各个荷载工况,分2级或3级进行加载,并按弹性阶段理论,计算出结构各测点在不同荷载等级下的应变和变位,在检测时加以控制。 (1)静态挠度测量
结构的变形及其变形曲线能够表征结构的总的工作性能,通过试验荷载作用下的桥梁变形的测量,判断桥梁的工作性能。 (2)静态应变测试
对于试验的断面内力及断面应力分布的测试,通过应变测定来实现,因此精确的测定应变值,对于结构受力状态的正确分析是非常重要的。 (3)裂缝的观测
对于桥梁荷载试验在试验前对裂缝进行详细检查。检查是否有裂缝产生,如有裂缝产生,在加载时观测裂缝是否加宽,卸载时裂缝是否会恢复。 2、动载试验
桥梁结构的动载试验是利用某种激振方法激起桥梁结构的振动,测定桥梁结构的固有频率、阻尼比、振型、动力冲击系数、动力响应(加速度、动挠度)等参量的试验项目,是为了反映结构的动力特征及整体刚度、桥梁结构在营运荷载作用下结构动力响应和桥梁抗冲击能力,从而宏观判断桥梁结构的动力性能和整体刚度。
动载试验分为脉动试验和强迫振动试验两部分,以分别获取桥梁的自振特性和行车响应特性,其中强迫振动试验分为跑车试验和跳车试验。 (1)冲击系数
桥梁结构的冲击系数大小,反映了桥梁的动力效应,其可以通过动挠度曲线分析得到。
(2)自振频率
结构的自振频率反应结构刚度的大小,可以通过脉动试验得到。 (3)振型
结构的振型是结构相应于各阶固有频率的振动形式,一个振动系统振型的数目与其自由度数目相等。 (4)阻尼比
振动分析中用阻尼比代表阻尼的大小。结构阻尼的大小是反映结构振动能量消耗状态的复杂参数,阻尼比与运动速度成正比,阻尼比值是反映结构自阻尼力的影响下
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结构振动衰减幅值的比值,它越大说明振动衰减速度越快,即结构传递振动能力越差或有裂缝孔洞等病害。 (二)试验过前已完成工作 1、试验前的准备工作
(1)详细了解现场工作条件,如桥梁净空,桥下工作条件,此条件关系到挠度的测试方式,测点的布设条件和操作安全等;
(2)桥梁外观的检查,查明上、下部结构物的裂缝、缺陷、损坏和钢筋锈蚀状况;吊杆、拉索护套有无明显损伤等;检查锚头及周围混凝土情况,如锚固区及周围混凝土是否开裂,防水罩是否渗水、锈蚀,是否有锈水流出痕迹。
(3)仪器的准备、调试、进场以及相关事项的准备 ①仪器的准备、调试、进场。
②近期天气情况的了解,尽量选取阴天或夜间进行。 ③温度补偿构件的选取。 ④供电和联络的方式。
⑤车辆的联系,车轴距的量测、加载物质的来源和称重地点的确定。 ⑥安全设施的准备完毕,如警示服、保险带等。
2、理论计算及复核
桥梁结构的内力计算结果的准确性是进行桥梁动静载试验的关键,直接影响试验的加载量,进而直接影响试验的结果。为保证桥梁结构的内力计算的准确性,分别采用不同计算软件独立进行内力计算。并对各人的计算对比验证,确保了计算结果的准确性。根据设计文件,通过设计荷载作用下的内力包络图确定最不利内力计算值,计算的内力结果如下图所示。
结合招标要求确定试验联跨位置,通过理论计算确定静载试验的试验工况,动载试验的理论振型与频率,确定加载车辆型号、车重以及静载效率系数,并确定加载车辆具体布置。
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DK0+716.6匝道试验联弯矩包络图(单位kN·m)
13.0m17.0m30.0m30.0m30.0m第A一、二工况截面45678
DK0+716.6匝道试验联工况布置图(单位:cm)
DK0+716.6匝道试验联静载试验效率系数
工况 1 2 位置 第5跨距4#墩13m处A断面(偏载) 第5跨距4#墩13m处A断面(中载) 控制弯矩(kN·m) 6043.9 6043.9 试验弯矩效率系数 效率系数范围 (kN·m) 6101.6 6101.6 1.01 1.01 0.95~1.05 0.95~1.05
K5+152.5桥试验联弯矩包络图(单位kN·m)
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11A第一、二工况截面141011面121314K5+152.5桥试验联工况布置图(m)
K5+152.5桥试验联静载试验效率系数
工况 1 2 #位置 第11跨距10墩11m处A断面(偏载) 第11跨距10墩11m处A断面(中载) #控制弯矩(kN·m) 1279.8 1158.9 试验弯矩(kN·m) 1337.1 1152.4 效率系数 效率系数范围 1.04 0.95~1.05 1.00
K10+305.5西河特大桥试验联弯矩包络图(单位kN·m)
2500300045004500150A第一工况截面C第三四工况截面B第二工况截面17201819
K10+305.5西河特大桥试验工况布置图(单位:cm)
K10+305.5西河特大桥试验联静载试验效率系数
工况 1 2 3 位置 第18跨距17墩25m处A断面(偏载) 19墩处B断面(偏载) 第19跨跨中C断面(偏载) ##控制弯矩(kN·m) 17603.2 -35436.4 17533.2 试验弯矩(kN·m) 18704.5 -34956.5 17558.8 效率系数 1.01 0.99 1.00 效率系数范围 0.95~1.05 第 8 页 共131 页
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4 第19跨跨中C断面(中载) 15079.8 15188.3 1.00
K24+091.562特大桥跨无为大堤联弯矩包络图(单位kN·m)
无为23252675450045001504350铜陵ABC1#2#3#4#K24+091.562特大桥跨无为大堤联工况布置图(单位:cm)
K24+091.562特大桥跨无为大堤联静载试验效率系数
工况 1 2 3 4 位置 第1跨距1#墩23.25m处A断面(偏载) 第2跨跨中B断面(偏载) 第2跨跨中B断面(中载) 3#墩处C断面(偏载) 控制弯矩(kN·m) 17402.0 17707.0 17707.0 -37365.6 试验弯矩(kN·m) 16907.5 17444.6 17444.6 -35365.2 效率系数 0.97 0.99 0.99 0.95 0.95~1.05 效率系数范围 第 9 页 共131 页
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K24+091.562特大桥靠主桥异形板联弯矩包络图(单位kN·m)
1500A第一、二工况截面1900B第三工况截面1002000C第四工况截面200067686970K24+091.562特大桥靠主桥异形板联工况布置图
K24+091.562特大桥靠主桥异形板联静载试验效率系数
工况 1 2 3 4 位置 第68跨跨中附近A断面(偏载) 第68跨跨中附近A断面(中载) 68#墩处B断面(偏载) 第69跨跨中C断面(偏载) 控制弯矩(kN·m) 11556.4 11556.4 10855.8 -8121.1 试验弯矩(kN·m) 11334.5 11334.5 10822.6 -8180.0 效率系数 0.98 0.98 0.95~1.05 1.00 1.01 效率系数范围
K28+327.158大桥试验联最大弯矩图(单位kN·m)
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35002000190010022001800C第四工况截面B第三工况截面A第一、二工况截面0123
K28+327.158大桥试验工况布置图(单位:cm)
K28+327.158大桥试验联静载试验效率系数
工况 1 2 3 4 位置 第3跨距3#墩18m处A断面(偏载) 第3跨距3#墩18m处A断面(中载) 2#墩处B断面(偏载) 第2跨跨中C断面(偏载) 控制弯矩(kN·m) 13163.2 13163.2 -10195.9 11209.2 试验弯矩(kN·m) 13242.3 13242.3 -10139.3 11142.1 效率系数 效率系数范围 1.01 1.01 0.95~1.05 0.99 0.99
K29+444.658大桥试验联弯矩包络图(单位kN·m)
18002200200020001003900A第一、二工况截面C第四工况截面B第三工况截面01234
K29+444.658大桥试验联工况布置图(单位:cm)
K29+444.658大桥试验联静载试验效率系数
工况 1 2 3 #位置 第1跨距0台18m处A断面(偏载) 第1跨距0台18m处A断面(中载) 3墩处B断面(偏载) ##控制弯矩(kN·m) 3656.0 3264.5 -2876.1 第 11 页 共131 页
试验弯矩效率系数 效率系数范围 (kN·m) 3560.8 3129.8 -2744.5 0.97 0.96 0.95 0.95~1.05 合福铁路铜陵长江公铁大桥公路接线桥梁荷载试验实施方案 安徽省公路工程检测中心
4 第2跨跨中处C断面(偏载) 2932.7 2794.5 0.95
钟鸣互通主线桥试验联弯矩包络图(单位kN·m)
16001900300030001503350A第一工况截面C第三、四工况截面B第二工况截面0312钟鸣互通主线桥试验工况布置图(单位:cm)
钟鸣互通主线桥试验联静载试验效率系数
工况 1 2 3 4 #位置 第1跨距0台16m处A断面(偏载) 2墩处B断面(偏载) 第2跨跨中C断面(偏载) 第2跨跨中C断面(中载) #控制弯矩(kN·m) 9946.2 -18565.8 10736.7 10736.7 试验弯矩(kN·m) 10296.8 -18584.3 11682.8 11682.8 效率系数 1.04 1.00 效率系数范围 0.95~1.05 1.03 1.03
铜陵北互通右幅第11联弯矩包络图(单位kN·m)
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11.7A第一工况截面13.34546第三工况截面474849铜陵北互通右幅第11联试验工况布置图(单位:m)
铜陵北互通右幅第11联试验联静载试验效率系数
工况 1 位置 第46跨距45墩11.7m处A断面(偏载) #控制弯矩(kN·m) 6501.2 试验弯矩(kN·m) 6559.6 效率系数 1.01 效率系数范围 0.95~1.05 (三)试验过程 1、加载车辆
采用自卸式后八轮载重车进行加载,加载车吨位为440kN±10kN,在试验前进行称重标定,其中前轴控制在100kN±5kN、后轴控制在170kN±5kN范围之内。车内重物平铺,保证车轴受力均匀,其计算轴距及轴重见下图。
100kN170kN170kN350150180
试验加载车轴距及轴重(单位:cm)
2、工况设置
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合福铁路铜陵长江公铁大桥公路接线桥梁静载试验检测内容一览表 桥梁名称 检测对象 工况设置 试验内容 加载方式 应变测试 挠度测试 6个测偏载 10个测点 点 6个测中载 10个测点 点 6个测偏载 11个测点 点 6个测中载 11个测点 点 6个测偏载 8个测点 点 偏载 6个测点 偏载 10个测点 中载 10个测点 偏载 8个测点 偏载 7个测点 中载 7个测点 偏载 7个测点 偏载 7个测点 / 6个测点 6个测点 6个测点 6个测点 6个测点 / 6个测点 6个测点 / 6个测点 6个测点 6个测点 / 6个测点 裂缝观测 过程观察 过程观察 过程观察 过程观察 过程观察 过程观察 过程观察 过程观察 过程观察 过程观察 过程观察 过程观察 过程观察 过程观察 过程观察 过程观察 过程观察 过程观察 过程观察 过程观察 工况1:第5跨距4#墩13m处A断面最大正弯矩测试 DK0+716.6第2联4×30m 匝道桥 工况2:第5跨距4#墩13m处A断面最大正弯矩测试 工况1:第11跨距10#墩11m处A断面最大正弯矩测试 右幅第3联4K5+152.5桥 ×25m 工况2:第11跨距10#墩11m处A断面最大正弯矩测试 工况1:第18跨距17#墩25m处A断面最大正弯矩测试 19#墩处B断面最大左幅主桥、右工况2:正弯矩测试 K10+305.5幅主桥,跨径西河特大桥 布置均为工况3:第19跨跨中C断面55m+90m+55m 最大正弯矩测试 工况4:第19跨跨中C断面最大正弯矩测试 工况1:第1跨距1#墩21m处A断面最大正弯矩测试 工况2:第2跨跨中B断面左、右幅第1最大正弯矩测试 K24+091.562联(50+90+50)特大桥 工况3:第2跨跨中B断面m 最大正弯矩测试 工况4:3#墩处C断面最大负弯矩测试 工况1:第68跨距67#墩15m处A断面最大正弯矩测试 工况2:第68跨距67#墩K24+091.562左、右幅第1615m处A断面最大正弯矩测试 特大桥 联35+40+35m 工况3:68#墩处B断面最大负弯矩测试 工况4:第69跨跨中C断面最大正弯矩测试 工况1:第3跨距3#墩18米处A断面最大正弯矩测试 工况2:第3跨距3#墩18左幅第1联、米处A断面最大正弯矩测试 K28+327.158右幅第1联大桥 工况3:2#墩处B断面最大(35+40+40)m 正弯矩测试 工况4:第2跨跨中C断面最大正弯矩测试
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中载 7个测点 偏载 7个测点 偏载 7个测点 偏载 10个测点 中载 10个测点 偏载 4个测点 偏载 7个测点 合福铁路铜陵长江公铁大桥公路接线桥梁荷载试验实施方案 安徽省公路工程检测中心
合福铁路铜陵长江公铁大桥公路接线桥梁静载试验检测内容一览表(续上表) 桥梁名称 检测对象 工况设置 试验内容 加载方式 应变测试 挠度测试 6个测偏载 13个测点 点 6个测中载 13个测点 点 偏载 9个测点 偏载 8个测点 偏载 7个测点 偏载 7个测点 偏载 7个测点 中载 7个测点 偏载 8个测点 / 6个测点 6个测点 / 6个测点 6个测点 6个测点 裂缝观测 过程观察 过程观察 过程观察 过程观察 过程观察 过程观察 过程观察 过程观察 过程观察 K29+444.658大桥 钟鸣互通主线桥 铜陵北互通主线桥 工况1:第1跨距0#台18m处A断面最大正弯矩测试 工况2:第1跨距0#台18m左幅第1联、处A断面最大正弯矩测试 右幅第1联4工况3:3#墩处B断面最大×40m 负弯矩测试 工况4:第2跨跨中C断面最大正弯矩测试 工况1:第1跨距0#台16m处A断面最大正弯矩测试 工况2:2#墩处B断面最大左、右幅第1正弯矩测试 联(35+60+35)工况3:第2跨跨中附近Cm 断面最大正弯矩测试 工况4:第2跨跨中附近C断面最大正弯矩测试 工况1:第46跨距45#墩右幅第11联411.7m处A断面最大正弯矩×25m 测试
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合福铁路铜陵长江公铁大桥公路接线桥梁动载试验检测内容一览表 桥梁名称 DK0+716.6匝道桥 第5跨 右幅第3联(4×30)m 右幅第11跨 左幅主桥、右幅主桥(55+90+55)m K10+305.5西河特大桥 左幅第18跨、 右幅第18跨 左幅第1联、 右幅第1联(50+90+50)m 左幅第2跨、 右幅第2跨 K24+091.562特大桥 左幅第16联、右幅第16联(35+40+35)m 左幅第68跨、 右幅第68跨 左幅第1联、右幅第1联(35+40+40)m K28+327.158大桥 左幅第3跨、 右幅第3跨 左幅第1联、右幅第1联4×40m K29+444.658大桥 左幅第1跨、 右幅第1跨 主桥第1联左幅、右幅(35+60+35)m 钟鸣互通主线桥 左幅第1跨、 右幅第1跨 右幅第11联4×25m 铜陵北互通主线桥 右幅第46跨 跑车试验、跳车试验 冲击系数、动挠度、阻尼比 跑车试验、跳车试验 冲击系数、动挠度、阻尼比 脉动试验 频率、振型 检测对象 第2联(4×30)m 检测项目 脉动试验 测试参数 频率、振型 K5+152.5桥 跑车试验、跳车试验 冲击系数、动挠度、阻尼比 脉动试验 频率、振型 跑车试验、跳车试验 冲击系数、动挠度、阻尼比 脉动试验 频率、振型 跑车试验、跳车试验 冲击系数、动挠度、阻尼比 脉动试验 频率、振型 跑车试验、跳车试验 冲击系数、动挠度、阻尼比 脉动试验 频率、振型 跑车试验、跳车试验 冲击系数、动挠度、阻尼比 脉动试验 频率、振型 跑车试验、跳车试验 冲击系数、动挠度、阻尼比 脉动试验 频率、振型 跑车试验、跳车试验 冲击系数、动挠度、阻尼比 脉动试验 频率、振型 3、设备选型及准备
对荷载试验设备进行状态确认,保证设备工作正常,满足测试要求,准备应变计粘结剂、标签等耗材。
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投入的主要检测仪器设备表 仪器设备名称 规格型号 精度 / / / / / / 用途 理论计算 理论计算 理论计算 应变采集 应变采集 数量 检定有效期 1套 1套 1套 1套 1套 / / / 2016.1.20 2017.2.8 / 2016.7.14 2016.2.8 2016.6.11 2016.6.11 2017.6.22 2017.6.22 / 2017.6.15 2016.4.18 设备编号 GL02020013-06 GL02020013-03 GL02020013-09 GL02020001-01 GL02020002-03 / GL01140026-04 GL01140026-05 SY01010008-01 SY01010008-02 GL02030005-06 GL02030005-04 / GL02010007-14 GL02020003-01 计MIDAS/CIVIL分析建模 高级版 算MIDAS FEA分析建模 高级版 分/ 析 桥梁博士分析软件 DH3815N应变采集系统 DH3815N 振弦式自动采集系统 应变片 静载仪器设备 DSZ2+FS1精密水准仪 振弦读数仪 振弦应变计 位移传感器 位移传感器 标定架,万向夹头 裂缝宽度观测仪 动载仪器设备 DH5907桥梁模态测试系统 桥梁挠度检测仪 BGK- MICRO-40 / 应变采集 30支 2台 1台 100支 1个 1个 1个 1台 1套 DSZ2+FS1 0.1mm 挠度测量 BGK-408 BGK-408 0.1Hz 应变采集 0.1Hz 应变采集 YHD-100 0.01mm 位移采集 YHD-50 BD-25VG 0.01mm 位移采集 / 固定 SW-LW-101 0.01mm 裂缝观测 DH5907 / 模态采集 BJQN-4D ABC200/L(BARIN) 徐工 / / / leica DISTO D3 / 0.1mm 挠度测量 1套 2016.9.17 GL02020005 桥梁检测车 桥梁检测车 辅助设备 高倍望远镜 50m、30m钢卷尺 3m、5m钢卷尺 激光测距仪 对讲机 加载设备 / / / / / / / 桥梁检测 桥梁检测 观测 尺寸测量 尺寸测量 距离测量 通话 1辆 1辆 2台 2把 2把 1台 8台 / / / 2016.6.15 GL02020012-01 GL02020012-03 / GL01140025-9、10 GL01140025-11、2016.6.15 12 / / GL01140030-04 / 加载汽车 后八轮 ±5% 车辆加载 6辆 / / 部分试验仪器设备照片: 第 17 页 共131 页
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BGEOKON(BGK4000型)振弦式应变计
BGEOKON(BGK-408型)应变读数仪
BGEOKON(BGK-MICRO-40型)振弦采集系统
DSZ2+FS1精密水准仪
DH3815N分布式静态应变测试系统
桥梁挠度检测仪
DH-5907桥梁模态振动测试系统
桥梁检测车
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4、现场准备工作
(1)加载车辆的联系,车辆装载配重。车辆的轴距和轴重的测量并对车辆进行编号,并根据实际加载车型轴重对加载方案进行微调,保证加载效率系数满足要求。
(2)加载位置的放样。以控制点为影响线的最不利处为标准,对车辆加载位置进行放样,保证加载效果。本次各桥静载试验均有偏载和中载,试验前必须在桥上按照计算位置标出车辆的具体加载位置。
(3)位移测点的布置。根据计算结果设置桥面挠度和支座压缩测点,为了方便观测,并根据桥梁挠度的特点,水准仪测点通常布置在距护栏约10cm处的桥面上,激光挠度仪测点布置在梁底。
(4)应变测点的布置。以测试梁整个梁高的应变包络为原则,对应变测点布置进行合理设计。同时为了保证应变计的粘贴质量,本次应变计粘贴将对混凝土表面浮浆进行打磨,然后采用强度极高、硬化速度较快的粘结剂进行粘贴,保证应变计与结构共同变形,然后进行导线的连接与测试工作,保证应变采集的工作质量。 5、现场测试
(1)挠度测试。为了准确测试桥梁的挠度,主要通过采用精密水准仪,在试验工况加载前后,测试测点高程的变化来测量桥面的挠度,另外采用激光挠度仪对桥梁某些关键测点进行比对测试,以保证测试精度。
水准仪检测桥梁挠度
测点布置图
(2)应变测试。本次检测采用的振弦应变计具有优良的重复性和稳定性,对于微小的被测力变化可产生较大的频率变化,从而具有很高的灵敏度,而且其抗干扰能力强,信号能够远距离传输。为验证精度,对部分测点采用应变片与振弦传感器共同测试,互相对比、互相验证。
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应变计、应变片布置现场示意图
(3)裂缝的观测。在静载试验时,还应注意在加载时,关键断面是否会产生新裂缝。记录时应包括裂缝出现的加载工况,以及裂缝宽度、长度及发展方向等。
裂缝宽度检测示意图
裂缝观测宽度示意图
(4)加卸载要求。为了加载安全,了解结构应变和变形随荷载试验增加而变化的关系,对桥梁荷载试验的各工况,分2级或3级进行加载,按逐级递增的加载方式从零加到最大试验荷载,然后1级卸载。加载过程中实时读取各控制截面的应变,如果发现异常立即中断试验。
(5)脉动试验。对各桥试验联进行脉动试验,试验测点布置在试验联桥跨的1/4跨、跨中及3/4跨位置,依次从小桩号侧向大桩号侧进行编号。测点布置速度传感器,采集特征点的时域信号。
(6)行车、跳车试验。行车试验是用一辆加载车以20km/h、30km/h、40km/h、50km/h、60km/h的速度分别匀速通过桥跨结构,测试各桥测试断面处竖向的动挠度时程响应曲线。
跳车试验在各桥测试断面处设置一高约15cm的楔形三角木,让一辆44t重车越过使其产生跳动,以形成对桥梁的冲击作用,激起桥梁的竖向振动,测试跨中竖向动挠度时程响应曲线。
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试验测点均布置在试验跨跨中,采用激光挠度仪进行测试。
行车、跳车时动挠度时程曲线图(示例)
(四)试验数据及成果提交 1、静载试验
为评定桥梁结构整体受力性能,需对桥梁荷载试验结果与理论分析值比较,以检验新建桥梁是否达到设计要求的荷载标准。 (1)结构校验系数(包括应变、挠度)
在基本试验荷载作用下,控制测点的实测值与相应的理论计算值的比值定义为结构校验系数η,该值是评定结构实际工作状况,确定桥梁承载能力的重要指标之一。结构校验系数η由下式表示:
η=Se/Ss
Se —试验荷载作用下主要测点的弹性变位或应变值; Ss—试验荷载作用下主要测点的理论计算变位或应变值。
一般要求η值不大于1,η值越小结构的安全储备越大,η值过大或过小有多方面原因。如η值过大可能说明组成结构的材料强度较低,结构各部分连接性较差,刚度较低等。η值过小可能说明材料的实际强度及弹性模量较高,与计算理论或简化的计算图式也有一定关系。
(2)相对残余变形(包括应变、挠度)
当卸去基本试验荷载后结构存在残余变形,其相对残余变形是检验结构的弹性回复能力的主要指标,当相对残余变形小于20%,则表明结构弹性回复能力良好,相对残余变形由下式表示:
S'P=
SP×100% St第 21 页 共131 页
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Sp—主要测点的实测残余变位或残余应变;
St—试验荷载作用下主要测点的实测总变位或总应变。 (3)实测值与理论值的关系曲线
由于理论的变位(或应变)一般按线性关系计算。如测点实测弹性变位(或应变)与理论计算值成正比,其关系曲线接近于直线,说明结构处于良好的弹性工作状况。 (4)横向增大系数
横向增大系数一般由实测的变位(或应变)最大值与横向各测点平均值之比求得,即:
Semax ξ=Se式中:
Semax—试验荷载作用下量测的最大弹性变位(或应变)值
Se—试验荷载作用下横桥向各测点的弹性变位(或应变)值
主要测点在控制荷载工况下的横向增大系数ξ反映了桥梁结构荷载横向不均匀分布的程度及横向联结的工作状况。ξ值越小,说明荷载横向分布越均匀,横向联结构造越可靠;ξ值越大,说明荷载横向分布越不均匀,横向联结构造越薄弱,结构受力越不利。
2、动载试验
(1)行车试验的实测冲击系数
实测的活载冲击系数为:
Smax-Smin
SmeanSmin式中:
Smax—在动力荷载作用下该测点最大挠度(或应变)值;
Smin—在动力荷载作用下该测点最小挠度(或应变)值;
Smean—相应的静载作用下该测点最大挠度(或应变)值。 Smean=(Smax+Smin)/2
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实测的活载冲击系数应满足:
μ0ηdyn≤μ
式中:
μ0—设计取用的的冲击系数。
当f<1.5Hz时,μ0=0.05
当1.5Hz≤f≤14Hz时,00.1767lnf0.0157 当f14Hz时,μ0=0.45
(2)自振频率
可根据桥梁跳车激振试验测记的测点余振响应信号分析而得。 (3)阻尼比
桥梁结构的阻尼比,可根据跳车激振试验测记的测点余振响应信号分析而得。
Ai1 ζ=ln2mπAi+m式中:
—测点阻尼比;
m—在振动衰减曲线上量取的波形数;
Ai—在振动衰减曲线上量取的第i个波形的幅值;
Aim—在振动衰减曲线上量取的第im个波形的幅值。 (4)振型
结构的振型是结构相应于各阶固有频率的振动形式,一个振动系统振型的数目与其自由度数目相等。对于一般桥梁结构,第一固有频率即基频对结构的动力分析才是最重要的。
将理论计算值、实测值进行比对,说明二者的符合程度,从中得出试验桥梁所具备的实际结构动力特性及桥梁运营情况,以及从试验中所发现的新问题。 3、提交的成果
按照投标文件及相关规范要求对每座桥分别出具详细试验报告,提交一式四份检测报告,报告主要采用如下格式:
(1)项目概述
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主要介绍试验桥梁联跨的设计、施工、监理单位及过程检测的基本情况。 (2)检测目的 (3)检测依据和标准 (4)检测内容、方法及过程
主要介绍静动载试验的具体内容,整个现场试验过程的具体情况等。 (5)检测仪器设备 (6)静载试验
主要包括有试验跨段、工况设置、测点布置、试验荷载布置、各工况具体计算与等代荷载和加载载位等情况、静载试验的应变挠度校验系数及分析、静载试验校验系数的分布情况、相对残余变形(弹性回复率)、裂缝情况等。
(7)动载试验
桥梁模态试验主要是现场检测结构的前三阶振型、频率并与理论计算值进行比对。车辆激励试验主要测试冲击系数,并通过跳车试验检测结构的自振频率和阻尼比。
(8)结论与建议
根据对比分析,对桥梁结构承载能力、动力特性和刚度、工作性能等提出评价。
(五)项目特点分析 1、桥梁结构的内力计算
重难点:桥梁结构的内力计算结果的准确性是进行桥梁动静载试验的关键,直接影响试验的加载量,进而直接影响试验的结果,尤其本项目桥梁有变高连续箱梁、等高连续T梁、异性板桥梁等多重结构型式。
对策:为保证桥梁结构的内力计算的准确性,我中心安排多名专业技术人员,分别采用MIDAS/CIVIL和桥梁博士独立进行内力计算。并对各人的计算对比验证,确保计算结果的准确性。此次进行荷载试验的桥梁上部结构多样,必要时计算模型采用单梁法、梁格法等多种方法进行建模计算分析。 2、应变数据采集的准确
重难点:应变是荷载试验中重要的试验参数,但应变数据的准确采集受到很多因素影响,如结构表面打磨质量、贴片质量、绝缘程度、气候原因等。
对策:振弦应变计具有优良的重复性和稳定性,对于微小的被测力变化可产生较大的频率变化,从而具有很高的灵敏度,而且其抗干扰能力强,信号能够远距离传输。
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此次试验应变测量主要采用振弦应变计进行量测。为验证精度,对部分测点采用应变片与振弦传感器共同测试,互相对比、互相验证。 3、加载试验中桥梁结构裂缝观测
重难点:加载试验中裂缝观测是荷载试验中重要的观测内容,其针对的重点受力裂缝也就是处于结构承受拉力较大部位及原有裂缝较长、较宽的裂缝。
对策:首先加载前对试验联跨进行详细的外观检查,如有裂缝则进行标识。加载过程中如现场净空低可在加载至最不利荷载时进行人工利用裂缝观测仪等设备全面检查,如不具备现场条件采用裂缝监测仪结构裂缝进行全过程监测。卸载后对结构裂缝利用桥梁检测车对试验联跨是否产生新的裂缝、裂缝闭合情况进行全面检查。 4、检测工作组织
重难点:施工后期现场绿化、机电、路基、交安等交叉作业较多,合理安排桥梁检测顺序,并对检测工作合理安排工序是本项目检测的一个重点。
对策:为保证桥梁荷载试验时,桥梁测点布置与检测数据不受外界施工的影响,必须选择恰当的工作时间与高效合理的工序安排。我单位根据多年的检测工作经验,结合前期了解的工作情况,组织富有经验的管理人员和精干高效的检测队伍,按照委托方的要求保质保量完成检测项目。 5、现场影响工作开展因素
重难点:多座进行荷载试验的桥梁已安装防抛网,对桥梁检测车工作的开展十分不利;个别桥梁已选择进行试验的桥跨下部通行车辆较多,已不适合对该联跨进行荷载试验。
对策:对于桥下通行车辆较多或其他原因不宜进行荷载试验的桥跨、已安装防抛网导致桥梁检测车无法开展工作的桥跨,应事先向相关部门汇报情况,得到许可后可根据招、投标文件要求,选择该桥其他跨度、结构型式接近的桥梁进行荷载试验。
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五、试验检测保障措施
(一)试验检测组织机构、人员配置
根据本项目检测招、投标文件和工程特点,本项目由我单位副主任、正高工、“十佳检测工程师”奚勇同志担任项目负责人;总工、高级工程师、“十佳检测工程师”张翼飞同志为技术负责人;指定授权张翼飞同志与发包人的授权代表建立工作联系,现场检测组织机构、工作安排及人员情况见下图(表)。
本项目设立的检测组织机构图
安徽省公路工程 检测中心 合福铁路铜陵长江公铁大桥公路接线桥梁荷载试验项目组 (项目负责人:奚勇) 结构验算组 测点布置及数据采集组 车辆加载组 安全后勤 保障组 内业整理组 检测组织分工及其工作内容
分组 项目负责人 技术负责人 现场负责人 结构验算组 测点布置及数据采集组 车辆加载组 安全后勤保障组 内业整理组 主要负责人 奚勇 张翼飞 王仙 孔祥勇 宋赫钊 李强 郑晓亮 刘洪涛 主要工作内容及要点 对整个项目的进度、质量进行安排、规划和管理总体负责。 对项目总体技术方案进行把关,技术指导,报告最终审核。 对现场检测的具体工作进行统筹安排、并进行现场管理,负责各小组信息传达和各小组人员的调整。 结构验算,及时根据车型调整计算。 负责测点布置,应变采集、挠度测量、裂缝观测,负责静动载试验及数据处理;异常情况及时汇报。 车辆准备、称重及桥面划线,将车辆情况及时报结构验算组,密切注意加载指挥,注意停止加载指令。 完成车辆设备调用、项目成本分析、耗品采购、财务结算及项目财务开支等;负责现场检测安全,检查安全保障措施运行情况。 荷载试验的资料、档案进行收集、整理,报告复核、把关。 第 26 页 共131 页
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本项目主要检测人员组成表
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 姓名 奚 勇 张翼飞 王仙 孔祥勇 宋赫钊 李 强 刘洪涛 胡 桥 冯 飞 吴国帆 郑晓亮 胡 醒 年龄 性别 拟在本项目中任职 学历 47 37 35 38 29 34 36 33 26 30 31 30 男 男 男 男 男 男 男 男 男 男 男 男 项目负责人 技术负责人 现场负责人 检测工程师 结构验算组组长 检测工程师 测点布置及数据采集组组长 检测工程师 车辆加载组组长 检测工程师 内业整理组组长 检测工程师 检测员 检测员 检测员 安全后勤保障组组长、安全员 内业资料管理员 本科 硕士 本科 专业 交通运输工程 交通土建工程 公路工程 职称 正高级工程师 高级工程师 高级工程师 高级工程师 工程师 工程师 高级工程师 工程师 检测证书号 (公路)检师0600930QG (公路)检师0707949QSA (公路)检师0924579QAS (公路)检师0924539Q (公路)检师1456119Q (公路)检师1454950Q (公路)检师0918405QSA 皖(公路)检员070507CQ 备注 安徽省十佳检测工程师 安徽省十佳检测工程师 安徽省优秀工程师 安全员 硕士 桥梁与隧道工程 硕士 桥梁与隧道工程 硕士 桥梁与隧道工程 本科 本科 大专 本科 土木工程 土木工程 土木工程 工程力学 助理工程师 皖(公路)检员070677GAQ 工程师 助理工程师 助理工程师 (公路)检师1349628Q 皖(公路)检员070760QSG皖交安C2(10)G0004 皖(公路)检员120113Q 大专 公路工程与管理 本科 交通土建工程 ※注:上表中人员是指主要负责人和主要技术人员,不包括辅助技术人员、驾驶员。第 27 页 共131 页
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本项目主要检测人员简介 项目任职 姓名 工作经历简介 项目负责人 技术负责人 安徽省公路工程检测中心副主任,技术负责人,正高工,安徽省十佳检测工程师,交通系统优秀共产党员,桥梁与隧道工程检测安徽省重点实验室副主任,长期从事道路桥梁检测、监测、设计、咨询与科研工作,负责相关标准规范、指南的编制,参与奚勇 完成科研项目10余项,获得省科技成果奖、省交通科技进步奖及发明专利多项,发表论文、著作20余篇。 曾参与、主持项目: 泗县至宿州高速公路桥梁荷载试验检测项目;马鞍山长江公路大桥交工验收质量检测项目;铜汤、汤屯高速桥梁荷载试验等。 安徽省公路工程检测中心总工,高工,安徽省十佳检测工程师,安徽省“优秀工程师”,交通系统优秀共产党员、援藏先进个人,桥梁与隧道工程检测安徽省重点实验室学术带头人,长期从事桥梁、隧道、水运结构等方面的检测、咨询、科研等工作,参张翼与或负责相关标准规范、指南的编制工作,共发表学术论文10余篇,参与完成科研项飞 目8项,获得省科技成果奖、省交通科技进步奖及发明专利7项。 曾参与、主持项目: 马鞍山长江公路大桥接线、铜南宣、泗宿、黄祁高速公路桥梁荷载试验;合肥市裕溪路高架、南北高架桥梁荷载试验;望东长江公路大桥交工验收检测等。 安徽省公路工程检测中心结构部部长,高工,交通系统优秀共产党员,桥梁与隧道工程检测安徽省重点实验室主要技术骨干,长期从事桥梁、隧道、水运结构等方面的检测、咨询、科研等工作,参与或负责相关标准规范、指南的编制工作,共发表学王仙 术论文多篇,获得省科技成果奖、省交通科技进步奖及发明专利6项。 曾参与、主持项目: 黄祁、宁千高速公路桥梁交工及荷载试验;安景高速公路桥梁荷载试验;界阜蚌高速公路怀洪新河大桥荷载试验检测;铜南宣高速桥梁交工及荷载试验检测等。 安徽省公路工程检测中心结构部主任工程师,高工,2013-2014年度省直机关青年岗位能手,桥梁与隧道工程检测安徽省重点实验室主要技术骨干,长期从事桥梁、隧道、水运结构等方面的检测、咨询、科研等工作,参与或负责相关标准规范、指南的编制工作,共发表学术论文10余篇,参与完成科研项目6项,获得省科技成果奖、省交通科技进步奖及发明专利5项。 曾参与、主持项目: 马鞍山长江公路大桥交工验收检测;铜汤、汤屯高速公路桥梁荷载试验;江西德昌高速公路桥梁荷载试验;望东长江大桥接线桥梁交工及荷载试验检测;滁马高速桥梁交工及荷载试验检测等。 安徽省公路工程检测中心结构部检测工程师,高工,西南交大硕士,桥梁与隧道工程检测安徽省重点实验室主要技术骨干,获第四届安徽省交通科技进步奖一等奖,长期从事桥梁检测、咨询与科研工作。 曾参与项目: 泗县至宿州高速公路桥梁动、静载试验检测;安景高速公路桥梁荷载试验;合六叶高速公路桥梁荷载试验;泗宿高速公路桥梁荷载试验;黄祁高速公路桥梁荷载试验;铜汤、马六、合六叶、亳阜、庐铜高速公路竣工验收检测等。 安徽省公路工程检测中心结构部检测工程师,工程师,西南交大硕士,桥梁与隧道工程检测安徽省重点实验室主要技术骨干,长期从事桥梁检测、咨询与科研工作。 曾参与项目: 贵州在拱特大桥桥梁荷载试验检测;黄祁高速公路桥梁荷载试验;黄祁、泗许高速公路桥梁荷载试验检测;滁马高速桥梁交工及荷载试验检测等。 现场负责人 内业整理组组长 刘洪涛 结构验算组组长 孔祥勇 测点布置及数据采集组组长 宋赫钊 第 28 页 共131 页
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(二)项目实施
根据本项目的工程进度、现场实际情况及招标文件的要求,已安排技术人员分两个项目组于2015年11月16日进场,项目实施及报告整理出版工期共约40天,此工期为预计工期,根据现场情况我们尽量缩短工期以满足工程要求。
荷载试验实施计划表
序号 1 2 3 4 工作程序 成立 项目组 进场前准备 工作主要内容 成立项目组,宣贯相关事宜 检测人员安排 / 人员准备 安排专人收集相关资料 确定人员分工 检测仪器进出场计划 / 时间 0.5天 备注 已完成 已完成 已完成 5 6 7 按照招标文件和投标文件,完成工地前期踏测、设计图纸确认,结构计算、设备调试状态确认工作。 1、首先调查基本资料。 收集资料 2、详细了解现场工作条件。 确定检测工作按招标文件要求安排技术力量强、业务精、检测经验丰富的专业技术人员从组,编制检测事检测工作;根据该项目的特点,确定检测工作组;在检测前首先编制切实可行方案 的检测方案进行评审。 1、 检测方案宣贯,实施部署。 2、 裂缝检查 3、布置测点。 项目实施阶段 4、分级加载。 5、进行应变、挠度观测和裂缝观测。 6、行车、跳车、脉动试验。 7、试验数据整理、分析、评价。 撤场及报告出出版检测报告 版 后续服务 如业主需本单位提供相关数据和技术服务,本单位将尽力提供支持和服务。 设备调试 2天 / / 1天 已完成,方3天 案评审后报批 按质监局、业主要求已于11月16日进场实施 分两个项目组同步实施,按人员分工要求开展工作 安排专人与业主联系 安排专人与业主联系 按荷载试验的设备配备,同时进场试验 / / 20天 20天 / / /
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合福铁路铜陵长江公铁大桥公路接线桥梁荷载试验检测工程进度横道图
注:1、图中A表示测点布置与外观检查,B表示静载试验时间,C表示动载外业时间,D表示拆除传感器时间,E表示内业整理时间、报告复核、审查及最终整理出版时间;2、测点布置与外观检查时间安排为早上6:30-下午19:00;静载试验时间初定为早上8:00-下午18:00,如白天温差变化较大,则调整至凌晨5:00-上午8:00、下午16:00-19:00。
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(三)检测原则及质量保证措施 1、试验原则
本次荷载试验由静载试验和动载试验两部分组成,主要遵循以下几条原则进行: (1)测试部位选择结构体系关键受力部位
静载试验的主要测试内容是应力(应变)和挠度等反映承载力的指标,这些指标是结构在最不利受力状况下,各主要影响因素的综合反映,测试控制部位必须突出结构体系的关键受力部位。
(2)测试内容反映结构承载力指标
承载力指标是在各种因素影响下,结构承受荷载能力的物理力学指标。主要包括强度、刚度、稳定性、动力响应、动力特性等。不同的结构体系,承载力测试的指标侧重也有所不同。因此,在确定试验方案时,应通过分析,使荷载试验测试内容反映结构承载力指标。
(3)试验加载应以结构无损为限度
桥梁荷载试验的目的是掌握桥梁实际承载力状况,以确保通行安全,因此,所做荷载试验不能达到使桥梁破坏损伤的程度,加载吨位以不超过桥梁破损为限度。
(4)试验联跨及测试截面选择基于以下几点: 1)该跨段在构造上受力较不利。
2)该跨段所处的位置便于设置测点,试验时便于分级加载。
3)选择该典型跨段进行试验,其试验结果基本可以代表同类桥跨的结构状况。 (5)荷载试验检测期间加班整理资料和报告编制,加载时对照理论计算值进行分析,遇异常情况第一时间报告业主及质监局。
(6)检测工作以尽量减少对施工单位、监理单位及业主正常工作造成影响为原则。工期要求紧时,加派检测人员及检测设备,缩短工期。 2、检测质量保证措施 (1)人员保证措施 1)检测人员数量保证
结合该项目荷载试验检测需要,我中心安排了10名主要检测技术人员,辅助人员根据工作需要而另行安排,每个检测参数基本保证2名以上人员同时进行,保证检测结果的公正性,并配备1名专职安全员进行现场安全管理,检测人员和安全人员的数量可完全满足本次检测需要。如省交通质监局和业主临时要求,我中心还有多人符合
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该项目要求的检测人员可备选。
2)检测人员素质和能力保证
参与该项目的项目负责人、检测技术人员均具有3年以上试验检测工作经历,参加过多条高速公路的桥梁荷载试验检测,所有检测人员均持有交通部试验检测工程师或检测员资格证,安全员持有安全员资格证。
3)检测人员工作质量保证
检测人员严格执行本单位的质量管理体系,该项目检测人员均经过多年充分培训并能严格执行单位的质量管理体系。
进场前将对经批准后的检测方案进行宣贯,确保检测人员正确理解和掌握实施方案,为开展检测工作做好充分准备。
项目检测过程中和内业资料整理阶段,项目检测单位将根据现有的项目管理制度要求,从部门和单位层次分别组织进行两轮的项目验收考评,验收考评覆盖项目检测的全部内容,对发现问题的立即整改。
4)检测人员廉洁保证
对项目参与人员学习宣贯交通运输部的《交通基础设施建设项目廉政风险防控手册》和进行廉政教育;试验检测人员但凡发生腐败问题的一律予以重罚;该项目的廉政执行情况也是该项目验收考核的重要组成部分,由项目检测单位和部门在项目实施过程中对项目检测人员实施检查、监督,检查结果与项目检测人员的奖金分配和个人年度考核相挂钩。
(2)检测设备保证措施
1)该项目所有参检设备均为自有,且有备用
本次参检设备均为项目检测单位自有,部分常规设备均有多台套;振弦式应变采集系统2套、电阻式应变采集系统2套、动态采集系统2套、精密水准仪4套、桥梁挠度检测仪1套、外观检测设备8套,为保障工作进度可采用多台设备同时操作,并进行检测比对保证重要数据的客观准确。既可完全满足该项目检测要求,也可彻底解决加快工期的要求。
2)所有参检设备均经检定或校准,并在有效期内
该项目参检设备均经国家法定计量部门检定或校准,检定或校准结果均符合国家或行业相关标准和规范要求,并在有效期内,不符要求设备不得用于检测。
3)设备工作性能保证
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该项目参检设备除按要求的维保周期进行日常维保外,在该项目进场前将进行一次专门性能检查和维保,确保其工作状态正常。
进入检测现场前,根据我中心设备管理要求,首先对所使用的仪器设备、标准器具进行检查,开展工作性能状态确认,并在确认正常后,方可运往检测现场,到达现场,开展工作前再次进行状态确认,以分析判断运输过程中对设备有无造成损坏,并在确认工作性能正常后方可开展检测工作。
4)设备操作质量保证
该项目所有设备均由经过培训和考核合格后并取得单位授权的人员操作;各操作人员均参加过多次操作,具有熟练的操作技能;操作的规范性由单位组织的项目验收考评组进行监督检查。
(3)检测方法的保证措施 1)按批准的检测方案执行
现场检测将严格执行经省质监局批准的本检测实施方案。 2)规范检测、规范操作设备、监督检查
所有参数的检测方法将严格按现行有效的有关试验检测规范、规程进行现场检测,现场由取得上岗资格的检测人员严格按设备的操作规程进行检测和数据采集工作;操作的规范性由该项目的质量监督员、质量负责人和单位组织的验收考评组进行监督、检查。
(4)项目管理保证措施 1)实行项目负责人制。
2)加强原始记录管理,实行复核、验收制度。
3)检测过程中,实行 “组长碰头会”制度,及时对检测工作进行分析评价。 4)项目结束后,进行项目验收制度。 5)建立项目检测管理台账。 (四)检测进度保证措施 1、组织和资源保证
整个项目检测以项目组为工作单位,统一调度和指挥,可合理有效使用我单位所有资源。
安排专人(现场负责人王仙)与业主保持联系,掌握工程进度,及时按要求时间进场检测。
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2、检测仪器、设备保证
常规仪器设备的数量充足,可有效保证检测过程中设备故障后的替换需求和加快工作进度要求。
3、内业阶段工作进度保证
由于我单位实行内部项目考评验收制度,对每个项目均设定最终完成时间,工作进度是项目验收考评的一个重要方面,而考评结果又与项目奖金和个人考核直接挂钩,督促项目人员在任务到期前完成;外业检测期间的每天晚上就开始进行内业数据处理与报告整理工作;项目负责人合理调整各小组人员之间的内业工作量,使各项工作能同步进行。 4、组织管理保证
外业检测阶段:根据检测工作要求和情况变化,不断优化组织管理、加强设备和人员调度,使工序衔接紧凑,仪器设备和工期安排合理,并迅速、准确地处理影响检测进度的各种问题。同时,在外业检测期间,每天晚上各小组均进行资料整理和报告的前期编辑整理工作。
内业报告整理阶段:建立项目负责人调度指挥系统,进行工作分工,提高工作效率,加强内业资料整理进度的有效监管,加强质量检查和监督,及时充实人员,保证整体进度满足徐明高速项目办要求和协调一致。
内、外业衔接:对外业检测完成的检测小组立即回单位开始内业报告整理工作;同时,先期完成小组任务的人员协助进度慢的小组共同加快工作进度。 (五)应急措施
为了预防在检测过程中发生意外情况,制定以下应急措施:
1、我单位有试验检测资质技术人员多名,防止出现人员生病等原因不能及时进场;内业阶段,可调用单位其他人员协助进行。
2、常规仪器和部分高效设备均有2套以上,可在检测过程中发生仪器损坏的情况下,及时进行更换,保证不影响工程整体施工进度。
3、在检测过程中,我们将积极关注天气变化,对受雷雨天气影响的检测项目及时调整。
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(六)安全保障措施 1、安全生产保障体系
根据本项目的特点,我单位认真分析安全风险源,针对性地从组织、制度、教育培训、防范措施及监管上做好保障工作,切实做到组织完善、制度健全、教育培训有效、防范措施落实、各级监管到位。下图为该项目安全保障体系图。
组织保障 制度 保障 教育培训保障 措施保障 单位监管保障 外部监管 (业主、质监局) 项目组安全生产目标:安全生产无事故 2、安全组织管理机构
在我单位安全生产领导小组领导下,成立以项目负责人(奚勇)为组长,现场负责人(王仙)为副组长,安全后勤保障组成员和其他组组长为组员的项目安全生产管理小组,负责贯彻各项安全制度,组织安全教育、培训,制定各类安全预案,监督安全措施的落实,检查、纠错各类不安全行为;并在安全后勤保障组中任命一名兼职安全员,加强现场安全管理和监督检查,负责每天工作前的安全交底,及时发现和纠正工作中存在的安全隐患,并认真记录到安全日志中。项目组的安全组织机构图如下:
孔祥勇 宋赫钊 郑晓亮 李 强 胡 醒 副组长:王仙 组长:奚勇 安徽省公路工程检测中心 第 35 页 共 131 页
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3、项目安全风险源分析
根据本次荷载试验检测项目的特点和我中心多年管理经验,该项目主要存在以下风险源:
(1)检测人员安全意识不高风险。我中心在工作中始终坚持“以人为本,安全第一”思想,安全教育贯穿检测人员的整个发展阶段,但检测人员的安全意识和执行力参差不齐,有待进一步提高。
(2)现场施工交叉作业风险。目前整个项目处于施工阶段后期绿化、机电、交安设施等交叉作业较多,现场交通管理难以有效控制。该风险源易引发人员、设备、车辆、特种设备安全隐患。
(3)高空作业风险。多座桥梁(如K24+091.562特大桥、K28+327.158大桥、K29+444.658大桥等)存在较多高空作业,该风险源易引发人员、设备、车辆、特种设备安全隐患。
(4)加载过程风险。桥梁试验荷载超过桥梁承载能力,对桥梁结构造成难以恢复的损伤等。
4、项目安全风险源对策
根据项目安全风险源分析,以下从严格执行规章制度、强化人员安全意识、人员现场基本安全措施、车辆使用安全措施、特种设备车辆安全措施、桥梁损伤安全措施 六个方面,提出了以下基本对策:
(1)严格执行规章制度
①遵守《中华人民共和国安全生产法》和《公路养护安全作业规程》(JTG H30-2015)的各项规定。所有标志的尺寸、颜色、文字、架设地点和摆设顺序及工作时段符合规范要求。
②此次检测严格按照本中心《质量管理手册》安全保证体系进行工作,从工作程序,作业流程上保证安全作业。
③编制详细的工作方案,使工作紧张、有序、按期进行,避免赶工期、劳累等因素造成的安全事故发生。
(2)强化人员安全意识
①本次检测设1名熟悉此类检测业务的专职安全员(郑晓亮)负责安全监督和后勤保障工作。主要工作有查看安全规则与条例的实施情况,制定安全保护与事故预防措施和个人检查。开工、收工必须经安全员同意,安全员配证上岗。
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②检测工作开始前首先进行安全教育和培训,使每个人树立安全防范意识。对特种车辆操作手我中心定期安排安全教育与车辆操作技术培训,保证人员对特种车辆的安全与正确操作。
③工作期间严禁饮酒;所有检测设备、车辆在进行作业前均需进行认真检查,避免意外事故的发生。
(3)人员现场安全措施
①所有检测人员穿安全反光背心,两人一组,涉及相关检测内容时必须戴安全帽、保险带,检测时密切注意行车情况,并相互提示其他检测人员注意安全。
②采用先进、高效的检测设备,如桥梁检测车的使用使得桥梁检测这一危险工作变得安全、快捷,尽可能的避免了由于使用临时支架、梯子等带来的安全隐患,并极大的提高了检测速度。
③对于需要进行高空或跨江跨河作业检测,首先对检测人员进行作业安全教育,准备性能良好的安全必备器材(如:安全带、救生服等),高空检测时地面设置安全防范设施,并随时观察周边的安全情况直到检测工作结束。
④在通行路段收放安全作业标志、标牌、锥形护筒时,安排专门人员采用指挥灯或指挥旗等对过往车辆进行警示,保证作业车辆和人员的安全。
(4)车辆使用安全措施
①检测前对驾驶员进行安全知识、交通法规等的教育,不断强化安全意识。 ②驾驶员须遵守有关规定,驾驶车辆时,各种证件须齐全有效,并虚心接受交管部门的监督与管理。
③汽车驾驶员要自觉遵守交通规则,同时要注意车辆维修保养,刹车和方向要灵敏可靠,杜绝带故障出车,不开快车,不准酒后开车,不准非驾驶员驾驶。
④在开放交通的路段进行检测时,在检测路段的前后100米处设置交通警示、警告安全标志,准备了足够数量的安全标志牌,包括警告与危险标志、安全与控制标志、指路标志与标准的道路标志、限速标志和线形诱导标志、锥行交通标志和防撞桶等。
⑤桥梁检测车现场作业时,应注意保证桥下无施工等人员,避开桥梁两侧高压线,在大风、雷暴等恶劣天气时应注意预判,保证桥梁检测车的作业及人员安全。
(5)特种设备车辆安全措施
①对荷载试验专用的检测设备和桥梁检测车,安排经过设备厂商培训,并通过中心相关体系文件对人员能力验证后授权操作的人员进行现场操作,保证设备的正确使
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用。
②对荷载试验专用设备和其他检测设备,使用时严格按照安全操作程序操作,严格执行工作前的状态检查制度和工作中注意观察及工作后的检查保养制度。
③定期组织对检测车辆安全检查和维保,保证桥梁检测车的正常使用,严禁检测车辆带病运转或超负荷运转。
(6)桥梁损伤安全措施
①选择不同人员分别采用midas、桥梁博士计算软件进行计算,并将最终结果进行比较,制定最终加载方案并送相关专家审核通过后实施。
②严格按照《公路桥梁承载力评定规程》的规定,并结合桥梁现有工作状况,在0.95~1.05范围内选定静力试验荷载效率系数。
③各试验控制截面测试工况加载过程为2级或3级,按逐级递增的加载方式从零加到最大试验荷载,然后1级卸载。
④荷载试验为基本荷载试验,整个试验以不影响结构的正常使用为准则。对每座桥和每个工况均列出控制应变与挠度值,作为控制阀值,便于现场加载的控制。加载过程中实时读取各控制截面的应变,在桥梁现场布置安全监督员,如果发现以下异常立即终止试验:
i控制测点应力值已达到或超过理论计算的控制应力值; ii控制测点变位(或挠度)超过容许值;
iii加载过程中采用裂缝监测仪对选定结构裂缝进行加载全过程监测,如出现裂缝的宽度和数量急剧增加或大量出现超过容许宽度值的裂缝;
iv桥墩台变形过大或出现不稳定状况;
v发生其他异常破坏,影响桥梁的承载能力或正常使用时。 5、应急救援措施 ①现场负责:王仙
职责:检测作业区发生重大安全事故,检测组现场人员迅速拨打交通事故报警、保险公司、110、120电话,请求救援;同时按程序迅速报告安全工作小组;
②现场组织:孔祥勇
职责:接到报告后,立即组织检测组所有人员、车辆以及相应物资展开救援,并向单位报告事故信息,请求支援;
③现场自救:宋赫钊
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职责:发现情况后,动用所有资源,立即组织自救队伍,迅速将伤者送往附近医院救治,并派人保护现场,疏散人员至安全地段,保证救援工作顺利进行;
④善后处理:郑晓亮
职责:积极配合相关部门,认真做好事故调查处理工作。
(七)廉政建设 1、廉政建设机构设置
该项目在我单位廉政建设领导小组的统一领导下,成立项目廉政建设小组,由项目负责人(奚勇)担任组长,现场负责人(王仙)为副组长,其他主要检测小组组长为组员。
项目组的廉政组织机构图如下:
孔祥勇 宋赫钊 郑晓亮 李 强 胡 醒 副组长:王仙 组长:奚勇 安徽省公路工程检测中心 2、单位廉政建设管理
廉政建设一直是我单位质量目标管理的重要组成部分,针对本项目的特点,廉政建设的管理措施有以下几个方面:
(1)组织建设:成立项目测廉政建设小组,由项目负责人担任组长,直接接受单位廉政建设领导小组管理,负责本项目检测过程中廉政管理工作。
(2)制度执行:按照我单位的有关制度规定,试验检测人员但凡发生腐败问题的一律予以重罚,直至开除,并上报省交通运输厅质监局,计入个人信用档案。
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(3)教育培训:为切实落实上级有关要求,执行好国家、交通行业的廉政政策,定期对试验检测人员开展廉政教育,参加反腐倡廉图片展、观看纪录片,学习宣贯交通运输部的《交通基础设施建设项目廉政风险防控手册》等。
(4)处罚措施:在检测过程中,廉政执行情况是各检测项目验收考核的重要组成部分,由中心廉政建设领导小组和项目廉政小组在项目实施过程中实施检查、监督,检查结果与项目参与人员的年度考核相挂钩。本项目检测过程中,检测人员将严格执行业主的廉政规定,并欢迎质量监督单位、业主、监理和施工单位对检测单位人员的监督和举报,一经查实,严肃处理。
六、配合、协调工作及建议
为保证荷载试验检测工作的顺利进行,我中心应主动与省质监局、业主、施工和监理单位进行沟通、联系,但还需项目办在以下几个方面给予大力支持、协调:
1、请业主安排专人对现场检测工作进行协调和联系,以便工作高效开展。主要协调工作有:办理车辆临时出入高速的证件;提供最终施工图纸;提供试验桥梁施工监控及施工过程资料、以及交工遗留问题等。
2、请业主与施工单位配合协调伸缩缝施工等交叉作业时间,保障检测工作的顺利开展。
3、为了便于施工期间交通管理,请业主对桥梁荷载试验车辆的协调联系、配重材料(石子为宜)、装载及称重等事宜。共需加载车辆6辆,要求车型统一为后八轮自卸货车,前后轴距要一致,分别约为3.5m和1.5m,前轴重约10吨,后轴重约34吨,共计约44吨(误差控制在±5%范围内)。
4、因钟鸣互通主线桥标书要求对(35+60+35)m联即异形板联进行荷载试验,根据后期现场勘察发现(35+60+35)m联为变截面连续箱梁,而异形板联为第3~6、11联,建议对钟鸣互通(35+60+35)m变截面箱梁及第3联3×30m异性板联均进行荷载试验。
七、附件(各桥具体检测细则)
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●DK0+716.6匝道桥
(一)项目概述
DK0+716.6匝道桥位于塔桥枢纽互通D匝道上,由3联连续梁组成,跨径布置为4×25m+4×30m+5×25m=345m,桥梁平面分别位于圆曲线和缓和曲线上,纵断面位于R=4500的竖曲线上;第一联箱梁与长江公铁两用大桥相连。上部结构为预应力混凝土现浇连续梁,梁高等高为1.8m;下部结构采用肋板台,桥墩采用柱墩,墩台均为桩基础。荷载等级:公路-Ⅰ级;桥面净宽度:9.5m。选取第2联4×30m现浇箱梁作为试验联进行荷载试验。
300030003000300045678试验联跨径布置图(单位:cm)
10502518022325试验联跨中截面断面图(单位:cm)
(二)静载试验方案设计
根据“合福铁路铜陵长江公铁大桥公路接线设计文件”,该桥按照《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)第2.3.1条所规定计算荷载:公路-I级进行理论计算。桥梁结构理论计算应用桥梁专业有限元分析软件Midas/Civil2012。 1、理论计算分析
通过应用桥梁专业有限元分析软件Midas/Civil,计算在设计荷载作用下的内力包络图来确定最不利内力计算值,计算的内力结果如下图所示。
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试验联弯矩包络图(单位kN·m)
2、试验工况设置
经过分析,在设计荷载及试验荷载作用下,确定1个主要内力控制截面,对应于这1个内力控制截面,确定2个静载试验工况。如下图所示:
13.0m17.0m30.0m30.0m30.0m第A一、二工况截面45678
试验工况布置图(单位:cm)
静载试验工况:
工况1:第5跨距4#墩13m处A断面最大正弯矩测试(偏载) 工况2:第5跨距4#墩13m处A断面最大正弯矩测试(中载) (三)测点布置 1、应变测点
根据经验,布设的测点不宜过多,但必须保证观测质量,测点的布设应能反映结构的最大应力(应变)和测点沿梁高分布的规律。根据该预应力连续箱梁特点,在肋板对应位置布设应变测点。桥面板上表面因桥面铺装构造而不宜布置测点。各控制断面的测点布置见下图。
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A-Y165A-F4130A-F1A-F2A-F3A-D520145A-D4160A-D3160A-D2145A-D1202045150
控制断面应变测点布置图(单位:cm)
2、挠度测点
桥梁挠度测量根据现场具体条件和情况使用精密水准仪进行各测点的挠度测量,具体布置方法见下图。
精密水准仪法示意图
为测得在试验荷载作用下,该桥各个加载工况主梁挠度控制测点的挠度随加载分级变化过程。在各工况控制断面处设置挠度控制测点,各墩顶设置支座压缩变形测点,横向均布设2个挠度测点。如下图所示。
13.0m17.0m30.0m30.0m30.0m012340-11-12-10-21-22-2
试验跨挠度分布曲线测点布置图 (单位:cm)
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(四)试验荷载布置 1、静载试验效率系数
为了保证试验准确,在选择试验荷载的大小和加载位置时,采用静载试验效率进行控制。静载试验效率系数q采用0.95~1.05。根据结构验算和外观检查结果,结合确定的加载车辆轴载情况在桥面上标出加载位置。
试验联静载试验效率系数
工况 1 2 位置 第5跨距4#墩13m处A断面(偏载) 第5跨距4#墩13m处A断面(中载) 控制弯矩(kN·m) 6043.9 6043.9 试验弯矩效率系数 效率系数范围 (kN·m) 6101.6 6101.6 1.01 1.01 0.95~1.05 0.95~1.05 2、加载车辆
采用自卸式后八轮载重车进行加载,加载车吨位为440kN左右,其计算轴距及轴重见下图。
100kN170kN170kN350150180
试验加载车轴距及轴重(单位:cm)
3、加、卸载程序
(1)根据所要达到的荷载等级以及控制内力影响线(考虑折减系数及冲击系数),采用440kN的试验加载车进行加载,使其产生的荷载效应等效于设计荷载作用下的最大控制效应。
(2)本次荷载试验为基本荷载试验,整个试验以不影响结构的正常使用为准则。加载过程中读取各控制截面的应变,如果发现异常立即中断试验。
(3)各试验跨段测试工况加载过程为1~3级,按逐级递增的加载方式从零加到最大试验荷载,然后1级卸载。
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(五)静载试验工况 1、工况1
工况1的各加载步骤1-1~1-3加载车辆布置见下图。
180045140310工况1加载步骤1-1布载图(单位:cm)
80045005005
工况1加载步骤1-2布载图(单位:cm)
80045005005140310140310工况1加载步骤1-3布载图(单位:cm)
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2、工况2
工况2的加载车辆布置见下图。
80045005005
工况2加载布载图单位:cm)
(六)动载试验方案设计 1、试验内容
动载试验用于了解桥梁自身的动力特性和抵抗受迫振动和突发荷载的能力。 其主要项目内容包括:
1)测定桥梁结构的自振特性,如结构或构件的自振频率、振型和阻尼比等的桥梁模态试验;
2)检验桥梁结构在动力荷载作用下的受迫振动特性,如桥梁结构动挠度、冲击系数等的行车和跳车试验。 2、试验方法
(1)桥梁模态试验
桥梁结构在接近白噪声的自然环境(如地脉动、风、水流等)震源影响下,会产生随机振动,利用测得桥上的这种微小随机响应信号,通过频谱分析得出该桥的自振频率(固有频率)、阻尼比和振型等。利用环境激励法试验来测试结构的动力特性已经被多次证明是适应于大型较低频结构的一种好方法。速度传感器测点布置一般按照结构振型形状,在变位较大的部位布置测点,尽可能避开各阶振型的节点。
本次试验将测点布置在桥跨四分点位置,共有12个测点,依次从小桩号侧向大桩号侧编号为1#测点~12#测点。
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320310合福铁路铜陵长江公铁大桥公路接线桥梁静动载试验实施方案 安徽省公路工程检测中心
现场数据采集(示例)
速度传感器布置(示例)
DK0+716.6匝道桥试验联第1阶理论计算振型
DK0+716.6匝道桥试验联第2阶理论计算振型
DK0+716.6匝道桥试验联第3阶理论计算振型
(2)行车试验
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本次车辆激励试验现场采用挠度检测仪对动挠度时程响应进行检测,并按照下表中的工况进行,动挠度时程响应测点选取响应最大的跨中处。
车辆激励试验工况表 序号 1 2 3 4 工况 一辆44t重车以20km/h匀速行车 一辆44t重车以30km/h匀速行车 一辆44t重车以40km/h匀速行车 一辆44t重车以50km/h匀速行车 备注 / / / / 让一辆44t重车以速度20km/h、30km/h、40km/h、50km/h、60km/h的速度匀速通过桥跨结构,测试跨中竖向的动挠度时程响应曲线,现场测试图片见下图。
行车试验现场测试图片(示例)
行车试验时所采集到的时程响应曲线如下图所示。
40km/h行车时跨中动挠度时程曲线图(示例)
(3)跳车激振试验
让一辆44t重车越过跨中设置的一高约15cm的三角木,使其产生跳动,以形成对桥梁的冲击作用,激起桥梁的竖向振动,测试跨中竖向动挠度时程响应曲线,现场试验参考图片如下。
跳车激振试验时所采集的时程响应曲线如图所示。
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重车跳车时跨中动挠度时程曲线图(示例)
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●K5+152.5分离式立交桥
(一)项目概述
K5+152.5桥为分离式立交桥,上部结构为先简支后连续组合式箱梁,跨径组合为5×25m+5×25m+4×25m,桥梁全长356.0m,下部结构为柱式墩、肋板式台,桩基础。桥面布置为0.5m(护栏)+11.75m(行车道)+0.5m(路缘带)+0.5m(中央分隔带)+0.5m(路缘带)+11.75m(行车道)+0.5m(护栏),桥梁全宽26.0m。斜交角度为80°。据招标文件要求选择右幅第3联4×25m连续组合箱梁为试验联,试验联跨径布置及横断面见下图。
25002500250025001011121314试验联跨径布置图(单位:cm)
1275
140501653×290165试验联断面图(单位:cm)
(二)静载试验方案设计
根据施工图设计文件,该桥按照《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)第2.3.1条所规定计算荷载:公路-I级进行理论计算。桥梁结构理论计算应用桥梁专业有限元分析软件Midas/Civil2012。 1、理论分析计算
通过应用桥梁专业有限元分析软件Midas/Civil,计算在设计荷载作用下的内力包络图来确定最不利内力计算值,计算的内力结果如下图所示。
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K5+152.5桥试验联计算模型
K5+152.5桥试验联弯矩包络图(单位kN·m)
2、试验工况设置
经过分析,在设计荷载及试验荷载作用下,确定1个主要内力控制截面,对应于这1个内力控制截面,确定2个静载试验工况。如下图所示:
11A第一、二工况截面141011面121314试验联工况布置图(m)
静载试验工况:
工况1:第11跨跨中附近A断面最大正弯矩测试(偏载) 工况2:第11跨跨中附近A断面最大正弯矩测试(中载)
由于该桥上部结构采用的预应力组合式箱梁由多片梁横向构成,考虑横向分配因素,计算中主要以偏载作为加载方式,试验弯矩以边梁进行控制。 (三)测点布置 1、应变测点
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根据经验,布设的测点不宜多,但必须保证观测质量,测点的布设应能反映结构的最大应力(应变)和沿梁高分布规律。桥面板上表面因桥面铺装构造而不宜布置测点。各控制断面的测点布置见下图。
50A-F6A-F5A-F4A-F1A-Y1A-F2A-F360120A-D4A-D3A-D2A-D1箱梁A断面应变测点布置示意图(单位:cm)
2、挠度测点
桥梁挠度测量根据现场具体条件和情况使用精密水准仪进行各测点的挠度测量,具体布置方法见下图。
精密水准仪法示意图
为测得在试验荷载作用下,该桥各个加载工况主梁挠度控制测点的挠度随加载分级变化过程。在各工况控制断面处设置挠度控制测点,各墩顶设置支座压缩变形测点,横向均布设2个挠度测点。如下图所示
第 52 页 共131页
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11001400100-21-2112-21213140-11-12-1试验跨挠度分布测点布置图(单位:cm)
(四)试验荷载布置 1、静载试验效率系数
为了保证试验准确,在选择试验荷载的大小和加载位置时,采用静载试验效率进行控制。静载试验效率系数q采用0.95~1.05。根据结构验算和外观检查结果,结合确定的加载车辆轴载情况在桥面上标出加载位置。
试验联静载试验效率系数
工况 1 2 #位置 第11跨距10墩11m处A断面(偏载) 第11跨距10墩11m处A断面(中载) #控制弯矩(kN·m) 1279.8 1158.9 试验弯矩(kN·m) 1337.1 1152.4 效率系数 效率系数范围 1.04 0.95~1.05 1.00 注:表格内偏载最大正弯矩控制值以边梁控制,中载最大正弯矩控制值以中梁控制。 2、加载车辆
采用自卸式后八轮载重车进行加载,加载车吨位为440kN左右,其计算轴距及轴重见下图。
100kN170kN170kN350150180
试验加载车轴距及轴重(单位:cm)
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3、加、卸载程序
(1)根据所要达到的荷载等级以及控制内力影响线(考虑折减系数及冲击系数),采用440kN的试验加载车进行加载,使其产生的荷载效应等效于设计荷载作用下的最大控制效应。
(2)本次荷载试验为基本荷载试验,整个试验以不影响结构的正常使用为准则。加载过程中读取各控制截面的应变,如果发现异常立即中断试验。
(3)各试验跨段测试工况加载过程为1~3级,按逐级递增的加载方式从零加到最大试验荷载,然后1级卸载。 (五)静载试验工况 1、工况1
工况1的各加载步骤加载车辆布置见下图。
1100105013011
工况1试验车辆1级加载布置图(cm)
1100500105013011
工况1试验车辆2级加载布置图(cm)
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1100500105013011
工况1试验车辆满级加载布置图(cm)
2、工况2
工况2的各加载车辆布置见下图。
11005001033015533011工况2试验车辆满级加载布置图(cm)
(六)动载试验方案设计 1、试验内容
动载试验用于了解桥梁自身的动力特性和抵抗受迫振动和突发荷载的能力。 其主要项目内容包括:
1)测定桥梁结构的自振特性,如结构或构件的自振频率、振型和阻尼比等的桥梁模态试验;
2)检验桥梁结构在动力荷载作用下的受迫振动特性,如桥梁结构动挠度、冲击系数等的行车和跳车试验。 2、试验方法
第 55 页 共131页
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(1)桥梁模态试验
桥梁结构在接近白噪声的自然环境(如地脉动、风、水流等)震源影响下,会产生随机振动,利用测得桥上的这种微小随机响应信号,通过频谱分析得出该桥的自振频率(固有频率)、阻尼比和振型等。利用环境激励法试验来测试结构的动力特性已经被多次证明是适应于大型较低频结构的一种好方法。速度传感器测点布置一般按照结构振型形状,在变位较大的部位布置测点,尽可能避开各阶振型的节点。
本次试验将测点布置在桥跨四分点位置,共有12个测点,依次从小桩号侧向大桩号侧编号为1#测点~12#测点。
现场数据采集(示例)
速度传感器布置(示例)
试验联第1阶理论计算振型
试验联第2阶理论计算振型
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试验联第3阶理论计算振型
(2)行车试验
本次车辆激励试验现场采用挠度检测仪对动挠度时程响应进行检测,并按照下表中的工况进行,动挠度时程响应测点选取响应最大的跨中处。
车辆激励试验工况表
序号 1 2 3 4 5 工况 一辆44t重车以20km/h匀速行车 一辆44t重车以30km/h匀速行车 一辆44t重车以40km/h匀速行车 一辆44t重车以50km/h匀速行车 一辆44t重车以60km/h匀速行车 备注 / / / / / 让一辆44t重车以速度20km/h、30km/h、40km/h、50km/h、60km/h的速度匀速通过桥跨结构,测试测试断面的竖向动挠度时程响应曲线,现场测试图片见下图。
行车试验现场测试图片(示例)
行车试验时所采集到的时程响应曲线如下图所示。
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40km/h行车时跨中动挠度时程曲线图(示例)
(3)跳车激振试验
让一辆44t重车越过跨中设置的一高约15cm的枕木,使其产生跳动,以形成对桥梁的冲击作用,激起桥梁的竖向振动,测试跨中竖向动挠度时程响应曲线,现场试验参考图片如下。
跳车激振试验时所采集的时程响应曲线如图所示。
重车跳车时跨中动挠度时程曲线图(示例)
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●K10+305.5西河特大桥
(一)项目概述
K10+305.5西河特大桥上部结构引桥为为先简支后连续组合式箱梁,主桥为悬浇箱梁,跨径布置为:17×25m+(55+90+55)m+36×25m,桥梁全长1528.0m。下部结构为柱式墩、肋板式台,桩基础。桥面布置为0.5m(护栏)+11.75m(行车道)+0.5m(路缘带)+0.5m(中央分隔带)+0.5m(路缘带)+11.75m(行车道)+0.5m(护栏),桥梁全宽26.0m。根据招标文件要求选择第4联主桥左幅、右幅为试验联,跨径布置均为55m+90m+55m,上部结构为悬浇预应力变截面连续箱梁,跨径布置及横断面见下图。
55009000550017181920试验联跨径布置图(单位:cm)
1275402520260281755050试验联跨中断面图(单位:cm)
(二)静载试验方案设计
根据施工图设计文件,该桥按照《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)第2.3.1条所规定计算荷载:公路-I级进行理论计算。桥梁结构理论计算应用桥梁专业有限元分析软件Midas/Civil2012。 1、理论分析计算
通过应用桥梁专业有限元分析软件Midas/Civil,计算在设计荷载作用下的内力
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30700合福铁路铜陵长江公铁大桥公路接线桥梁静动载试验实施方案 安徽省公路工程检测中心
包络图来确定最不利内力计算值,计算的内力结果如下图所示。
K10+305.5西河特大桥试验联计算模型
K10+305.5西河特大桥试验联弯矩包络图(单位kN·m)
2、试验工况设置
经过分析,在设计荷载及试验荷载作用下,确定3个主要内力控制截面,对应于这3个内力控制截面,确定4个静载试验工况。如下图所示:
2500300045004500150A第一工况截面C第三四工况截面B第二工况截面17201819
试验工况布置图(单位:cm)
静载试验工况:
工况1:第18跨跨中附近A断面最大正弯矩测试(偏载) 工况2:19#墩处B断面最大正弯矩测试(偏载) 工况3:第19跨跨中C断面最大正弯矩测试(偏载) 工况4:第19跨跨中C断面最大正弯矩测试(中载)
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(三)测点布置 1、应变测点
根据经验,布设的测点不宜多,但必须保证观测质量,测点的布设应能反映结构的最大应力(应变)和沿梁高分布规律。桥面板上表面因桥面铺装构造而不宜布置测点。各控制断面的测点布置见下图。
A-Y1A-Y2A-F1A-D5A-D4A-D3A-D2A-D12516016516516025A截面应变测点布置图(单位:cm)
B-Y1B-Y2B-F1175215250B-D3B-D2B-D12532532525B截面应变测点布置图(单位:cm)
375415C-Y187.5C-Y2C-F2C-F3C-D5C-D4C-D3C-D2C-D12516016516516025C截面应变测点布置图(单位:cm)
2、挠度测点
桥梁挠度测量根据现场具体条件和情况使用精密水准仪进行各测点的挠度测量,具体布置方法见下图。
第 61 页 共131页
87.5215C-F1230530合福铁路铜陵长江公铁大桥公路接线桥梁静动载试验实施方案 安徽省公路工程检测中心
精密水准仪法示意图
为测得在试验荷载作用下,该桥各个加载工况主梁挠度控制测点的挠度随加载分级变化过程。在各工况控制断面处设置挠度控制测点,各墩顶设置支座压缩变形测点,横向均布设2个挠度测点。如下图所示
2500300045004500170-21-2182-23-2194-2200-11-12-13-14-1试验跨挠度分布测点布置图(单位:cm)
(四)试验荷载布置 1、静载试验效率系数
为了保证试验准确,在选择试验荷载的大小和加载位置时,采用静载试验效率进行控制。静载试验效率系数q采用0.95~1.05。根据结构验算和外观检查结果,结合确定的加载车辆轴载情况在桥面上标出加载位置。
第 62 页 共131页
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试验联静载试验效率系数
工况 1 2 3 4 位置 第18跨距17墩25m处A断面 19墩处B断面 第19跨跨中C断面 第19跨跨中C断面 ##控制弯矩(kN·m) 17603.2 -35436.4 17533.2 17533.2 试验弯矩(kN·m) 18704.5 -34956.5 17558.8 17558.8 效率系数 1.01 0.99 1.00 1.00 效率系数范围 0.95~1.05 2、加载车辆
采用自卸式后八轮载重车进行加载,加载车吨位为440kN左右,其计算轴距及轴重见下图。
100kN170kN170kN350150180
试验加载车轴距及轴重(单位:cm)
3、加、卸载程序
(1)根据所要达到的荷载等级以及控制内力影响线(考虑折减系数及冲击系数),采用440kN的试验加载车进行加载,使其产生的荷载效应等效于设计荷载作用下的最大控制效应。
(2)本次荷载试验为基本荷载试验,整个试验以不影响结构的正常使用为准则。加载过程中读取各控制截面的应变,如果发现异常立即中断试验。
(3)各试验跨段测试工况加载过程为1~3级,按逐级递增的加载方式从零加到最大试验荷载,然后1级卸载。
(五)静载试验工况 1、工况1
工况1的试验车辆加载布置图分别如下所示:
第 63 页 共131页
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2500175013013018
工况1试验车辆1级加载布置图(cm)
2500400175013013018
工况1试验车辆满级加载布置图(cm)
2、工况2
工况2的试验车辆加载布置图分别如下所示:
500130130503350275018195013020工况2试验车辆满级加载布置图(cm)
3、工况3
工况3的试验车辆加载布置图分别如下所示:
第 64 页 共131页
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4500400185019工况3试验车辆1级加载布置图(cm)
4500400185013019工况3试验车辆2级加载布置图(cm)
4500400185013013019
工况3试验车辆满级加载布置图(cm)
4、工况4
工况4的试验车辆加载布置图分别如下所示:
第 65 页 共131页
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450040018工况4试验车辆加载布置图(cm)
18813013018719
(六)动载试验方案设计 1、试验内容
动载试验用于了解桥梁自身的动力特性和抵抗受迫振动和突发荷载的能力。 其主要项目内容包括:
1)测定桥梁结构的自振特性,如结构或构件的自振频率、振型和阻尼比等的桥梁模态试验;
2)检验桥梁结构在动力荷载作用下的受迫振动特性,如桥梁结构动应变、冲击系数等的行车和跳车试验。 2、试验方法
(1)桥梁模态试验
桥梁结构在接近白噪声的自然环境(如地脉动、风、水流等)震源影响下,会产生随机振动,利用测得桥上的这种微小随机响应信号,通过频谱分析得出该桥的自振频率(固有频率)、阻尼比和振型等。利用环境激励法试验来测试结构的动力特性已经被多次证明是适应于大型较低频结构的一种好方法。速度传感器测点布置一般按照结构振型形状,在变位较大的部位布置测点,尽可能避开各阶振型的节点。
本次试验将测点布置在桥跨四分点位置,共有9个测点,依次从小桩号侧向大桩号侧编号为1#测点~9#测点。
第 66 页 共131页
合福铁路铜陵长江公铁大桥公路接线桥梁静动载试验实施方案 安徽省公路工程检测中心
现场数据采集(示例)
速度传感器布置(示例)
一阶竖弯实测振型图(示例)
试验联第1阶理论计算振型
试验联第2阶理论计算振型
第 67 页 共131页
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试验联第3阶理论计算振型
(2)行车试验
本次车辆激励试验现场采用挠度检测仪对动挠度时程响应进行检测,并按照下表中的工况进行,动挠度时程响应测点选取响应最大的跨中处。
车辆激励试验工况表
序号 1 2 3 4 5 工况 一辆44t重车以20km/h匀速行车 一辆44t重车以30km/h匀速行车 一辆44t重车以40km/h匀速行车 一辆44t重车以50km/h匀速行车 一辆44t重车以60km/h匀速行车 备注 / / / / / 让一辆44t重车以速度20km/h、30km/h、40km/h、50km/h、60km/h的速度匀速通过桥跨结构,测试跨中竖向的动挠度时程响应曲线,现场测试图片见下图。
行车试验现场测试图片(示例)
行车试验时所采集到的时程响应曲线如下图所示。
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40km/h行车时跨中动挠度时程曲线图(示例)
(3)跳车激振试验
让一辆44t重车越过跨中设置的一高约15cm的枕木,使其产生跳动,以形成对桥梁的冲击作用,激起桥梁的竖向振动,测试跨中竖向动挠度时程响应曲线,现场试验参考图片如下。
跳车激振试验时所采集的时程响应曲线如图所示。
重车跳车时跨中动挠度时程曲线图(示例)
第 69 页 共131页
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●K24+091.562特大桥第1联
(一)项目概述
K24+091.562特大桥跨径布置为(50+90+50)m现浇箱梁+7×(4×40)m装配式T梁+7×(5×40)m装配式T梁+(35+40+35)m现浇箱梁。左右幅第1联均采用三跨变截面预应力混凝土连续箱梁。上部结构采用变高度直腹板箱梁,单箱双室,单幅箱梁顶板宽16.5m,底板宽11.0m,悬臂宽2.75m,梁高按二次抛物线变化。下部结构主墩采用墩柱接承台接群桩基础,过渡墩采用方柱接盖梁式,下接承台桩基础。荷载等级:公路-Ⅰ级;桥面净宽:2×净15.5m。选取左、右幅第1联(50+90+50)m连续箱梁作为试验联。
无为500090005000铜陵1#2#3#4#
K24+091.562特大桥第1联跨径布置图(单位:cm)
横截面如下图所示。
试验联横截面布置图(单位:cm)
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(二)静载试验方案设计
根据“合福铁路铜陵长江公铁大桥公路接线设计文件”,该桥按照《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)第2.3.1条所规定计算荷载:公路-I级进行理论计算。桥梁结构理论计算应用桥梁专业有限元分析软件Midas/Civil2012。以右幅第1联为例进行计算分析,因第1联左右幅为对称结构,故左幅不再叙述。 1、理论计算分析
通过应用桥梁专业有限元分析软件Midas/Civil,计算在设计荷载作用下的内力包络图来确定最不利内力计算值,计算的内力结果如下图所示。
试验联弯矩包络图(单位kN·m)
2、试验工况设置
经过分析,在设计荷载及试验荷载作用下,确定3个主要内力控制截面,对应于这3个内力控制截面,确定4个静载试验工况。如下图所示
无为23252675450045001504350铜陵ABC1#2#3#4#工况布置图(单位:cm)
静载试验工况:
工况1:第1跨距1#墩23.25m处A断面最大正弯矩测试(偏载) 工况2:第2跨跨中B断面最大正弯矩测试(偏载) 工况3:第2跨跨中B断面最大正弯矩测试(中载) 工况4:3#墩处C断面最大负弯矩测试(偏载)
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(三)测点布置 1、应变测点
根据经验,布设的测点不宜过多,但必须保证观测质量,测点的布设应能反映结构的最大应力(应变)和测点沿梁高分布的规律。根据该预应力连续箱梁特点,在肋板对应位置布设应变测点。桥面板上表面因桥面铺装构造而不宜布置测点。各控制断面的测点布置见下图。
A-Y1250110A-F2A-F1100A-D175275A-D2275A-D3275A-D4275A-D5
工况1控制断面应变测点布置图(单位:cm)
B-Y1184B-F1142B-D175275B-D2275B-D3275B-D4275B-D5
工况2、3控制断面应变测点布置图(单位:cm)
C-Y1494273C-F1C-D175275C-D2275C-D3275C-D4275C-D5
工况4控制断面应变测点布置图(单位:cm)
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2、挠度测点
桥梁挠度测量根据现场具体条件和情况使用精密水准仪进行各测点的挠度测量,具体布置方法见下图。
精密水准仪法示意图
为测得在试验荷载作用下,该桥各个加载工况主梁挠度控制测点的挠度随加载分级变化过程。在各工况控制断面处设置挠度控制测点,各墩顶设置支座压缩变形测点,横向均布设2个挠度测点。如下图所示。
无为2325267545004500铜陵1#2#3#4#
试验跨挠度分布曲线测点布置图 (单位:cm)
(四)试验荷载布置 1、静载试验效率系数
为了保证试验准确,在选择试验荷载的大小和加载位置时,采用静载试验效率进行控制。静载试验效率系数q采用0.95~1.05。根据结构验算和外观检查结果,结合确定的加载车辆轴载情况在桥面上标出加载位置。
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试验联静载试验效率系数
工况 1 2 3 4 位置 第1跨距1#墩23.25m处A断面 第2跨跨中B断面 第2跨跨中B断面 3#墩处C断面 控制弯矩(kN·m) 17707.0 17402.0 17402.0 -37365.6 试验弯矩(kN·m) 17444.6 16907.5 16907.5 -35365.2 效率系数 0.99 0.97 0.97 0.95 0.95~1.05 效率系数范围 2、加载车辆
采用自卸式后八轮载重车进行加载,加载车吨位为440kN左右,其计算轴距及轴重见下图。
100kN170kN170kN350150180
试验加载车轴距及轴重(单位:cm)
3、加、卸载程序
(1)根据所要达到的荷载等级以及控制内力影响线(考虑折减系数及冲击系数),采用440kN的试验加载车进行加载,使其产生的荷载效应等效于设计荷载作用下的最大控制效应。
(2)本次荷载试验为基本荷载试验,整个试验以不影响结构的正常使用为准则。加载过程中读取各控制截面的应变,如果发现异常立即中断试验。
(3)各试验跨段测试工况加载过程为1~3级,按逐级递增的加载方式从零加到最大试验荷载,然后1级卸载。 (五)静载试验工况 1、工况1(偏载)
工况1的各加载步骤1-1~1-3加载车辆布置见下图。
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18.25m0.5m5m1#工况1加载步骤1-1布载图
2#
18.25m0.5m1.3m5m1#工况1加载步骤1-2布载图
2#
18.25m0.5m1.3m1.3m5m1#工况1加载步骤1-3布载图
2#
2、工况2(偏载)
工况2的各加载步骤2-1~2-3加载车辆布置见下图。
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40m5m2#0.5m3#
工况2加载步骤2-1布载图
40m5m2#0.5m1.3m3#工况2加载步骤2-2布载图
40m5m2#0.5m1.3m1.3m3#
工况2加载步骤2-3布载图
3、工况3(中载)
工况3的各加载车辆布置见下图。
40m5m2#3.75m1.3m1.3m3.75m3#工况3加载布载图
4、工况4
工况4的各加载车辆布置见下图。
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0.5m3m28.5m0.5m18m3#4#
工况4加载步骤4-1布载图
1.3m0.5m3m28.5m0.5m1.3m18m3#4# 工况4加载步骤4-2布载图
1.3m1.3m0.5m3m28.5m0.5m1.3m18m3#4# 工况4加载步骤4-3布载图
(六)动载试验方案设计 1、试验内容
动载试验用于了解桥梁自身的动力特性和抵抗受迫振动和突发荷载的能力。 其主要项目内容包括:
1)测定桥梁结构的自振特性,如结构或构件的自振频率、振型和阻尼比等的桥梁模态试验;
2)检验桥梁结构在动力荷载作用下的受迫振动特性,如桥梁结构动应变、冲击系数等的行车和跳车试验。 2、试验方法
(1)桥梁模态试验
桥梁结构在接近白噪声的自然环境(如地脉动、风、水流等)震源影响下,会产生随机振动,利用测得桥上的这种微小随机响应信号,通过频谱分析得出该桥的自振频率(固有频率)、阻尼比和振型等。利用环境激励法试验来测试结构的动力特
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性已经被多次证明是适应于大型较低频结构的一种好方法。速度传感器测点布置一般按照结构振型形状,在变位较大的部位布置测点,尽可能避开各阶振型的节点。
本次试验将测点布置在桥跨四分点位置,共有9个测点,依次从小桩号侧向大桩号侧编号为1#测点~9#测点。
现场数据采集(示例)
速度传感器布置(示例)
一阶竖弯实测振型图(示例)
试验联第1阶理论计算振型
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试验联第2阶理论计算振型
试验联第3阶理论计算振型
(2)行车试验
本次车辆激励试验现场采用挠度检测仪对动挠度时程响应进行检测,并按照下表中的工况进行,动挠度时程响应测点选取响应最大的跨中处。
车辆激励试验工况表
序号 1 2 3 4 5 工况 一辆44t重车以20km/h匀速行车 一辆44t重车以30km/h匀速行车 一辆44t重车以40km/h匀速行车 一辆44t重车以50km/h匀速行车 一辆44t重车以60km/h匀速行车 备注 / / / / / 让一辆44t重车以速度20km/h、30km/h、40km/h、50km/h、60km/h的速度匀速通过桥跨结构,测试测试断面的竖向动挠度时程响应曲线,现场测试图片见下图。
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行车试验现场测试图片(示例)
行车试验时所采集到的时程响应曲线如下图所示。
40km/h行车时跨中动挠度时程曲线图(示例)
(3)跳车激振试验
让一辆44t重车越过跨中设置的一高约15cm的枕木,使其产生跳动,以形成对桥梁的冲击作用,激起桥梁的竖向振动,测试跨中竖向动挠度时程响应曲线,现场试验参考图片如下。
跳车激振试验时所采集的时程响应曲线如图所示。
重车跳车时跨中动挠度时程曲线图(示例)
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●K24+091.562特大桥第16联
(一)项目概述
K24+091.562特大桥跨径布置为(50+90+50)m现浇箱梁+7×(4×40)m装配式T梁+7×(5×40)m装配式T梁+(35+40+35)m现浇箱梁。第16联箱梁与长江公铁两用大桥公路引桥相接,铁路桥墩N21号墩顶横梁预留成斜横梁。桥梁上部结构采用单箱双室横断面的全预应力混凝土现浇连续梁,现浇箱梁为等厚,箱梁梁高2.6m。下部结构采用空心薄壁桥墩,墩柱为变截面空心墩,均采用桩基础。荷载等级:公路-Ⅰ级;桥面净宽:2×净15.50m。选取左、右幅(35+40+35)m组合箱梁作为试验联。
无为350040003500铜陵67#68#69#70#
K24+091.562特大桥第16联立面布置图(单位:cm)
横截面如下图所示。
试验联横截面布置图(单位:cm)
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(二)静载试验方案设计
根据“合福铁路铜陵长江公铁大桥公路接线设计文件”,该桥按照《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)第2.3.1条所规定计算荷载:公路-I级进行理论计算。桥梁结构理论计算应用桥梁专业有限元分析软件Midas/Civil2012。以右幅第16联为例进行计算分析,因左右幅为对称结构,故左幅计算分析不再叙述。
1、理论计算分析
通过应用桥梁专业有限元分析软件Midas/Civil,计算在设计荷载作用下的内力包络图来确定最不利内力计算值,计算的内力结果如下图所示。
试验联弯矩包络图(单位kN·m)
2、试验工况设置
经过分析,在设计荷载及试验荷载作用下,确定3个主要内力控制截面,对应于这3个内力控制截面,确定4个静载试验工况。如下图所示
1500A第一、二工况截面1900B第三工况截面1002000C第四工况截面200067686970试验工况布置图(单位:cm)
静载试验工况:
工况1:第68跨距67#墩15m处A断面最大正弯矩测试(偏载) 工况2:第68跨距67#墩15m处A断面最大正弯矩测试(中载) 工况3:68#墩处B断面最大负弯矩测试(偏载) 工况4:第69跨跨中C断面最大正弯矩测试(偏载)
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(三)测点布置 1、应变测点
根据经验,布设的测点不宜过多,但必须保证观测质量,测点的布设应能反映结构的最大应力(应变)和测点沿梁高分布的规律。根据该预应力连续箱梁特点,在对应位置布设应变测点。桥面板上表面因桥面铺装构造而不宜布置测点。各控制断面的测点布置见下图,图中尺寸标注单位为cm。
68A-Y1A-F1152A-D1138275A-D2275A-D3275A-D4275A-D5
工况1、2控制断面应变测点布置图(单位:cm)
68B-Y1B-F1152B-D1138275B-D2275B-D3275B-D4275B-D5
工况3控制断面应变测点布置图(单位:cm)
74C-Y1C-F1146C-D1138275C-D2275C-D3275C-D4275C-D5
工况4控制断面应变测点布置图(单位:cm)
2、挠度测点
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桥梁挠度测量根据现场具体条件和情况使用精密水准仪进行各测点的挠度测量,具体布置方法见下图。
精密水准仪法示意图
为测得在试验荷载作用下,该桥各个加载工况主梁挠度控制测点的挠度随加载分级变化过程。在各工况控制断面处设置挠度控制测点,各墩顶设置支座压缩变形测点,横向均布设2个挠度测点。如下图所示。
1500200020002000676869700-21-22-23-24-20-11-12-13-14-1
试验跨挠度分布曲线测点布置图(单位:cm)
(四)试验荷载布置 1、静载试验效率系数
为了保证试验准确,在选择试验荷载的大小和加载位置时,采用静载试验效率进行控制。静载试验效率系数q采用0.95~1.05。根据结构验算和外观检查结果,结合确定的加载车辆轴载情况在桥面上标出加载位置。
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试验联静载试验效率系数
工况 1 2 3 4 位置 第68跨跨中附近A断面 第68跨跨中附近A断面 68#墩处B断面 第69跨跨中C断面 控制弯矩(kN·m) 11556.4 11556.4 -8121.1 10855.8 试验弯矩(kN·m) 11334.5 11334.5 -8180.0 10822.6 效率系数 0.98 0.98 0.95~1.05 1.00 1.01 效率系数范围 2、加载车辆 采用自卸式后八轮载重车进行加载,加载车吨位为440kN右,其计算轴距及轴重见下图。
100kN170kN170kN350150180试验加载车轴距及轴重(单位:cm)
3、加、卸载程序
(1)根据所要达到的荷载等级以及控制内力影响线(考虑折减系数及冲击系数),采用440kN的试验加载车进行加载,使其产生的荷载效应等效于设计荷载作用下的最大控制效应。
(2)本次荷载试验为基本荷载试验,整个试验以不影响结构的正常使用为准则。加载过程中读取各控制截面的应变,如果发现异常立即中断试验。
(3)各试验跨段测试工况加载过程为1~3级,按逐级递增的加载方式从零加到最大试验荷载,然后1级卸载。 (五)静载试验工况 1、工况1
工况1的各加载步骤1-1~1-3加载车辆布置见下图。
第 85 页 共131页
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10m0.5m5m67#68#工况1加载步骤1-1布载图
1.3m10m0.5m5m67#68#
工况1加载步骤1-2布载图
1.3m1.3m10m0.5m5m67#68#
工况1加载步骤1-3布载图
2、工况2
工况2的加载车辆布置见下图。
第 86 页 共131页
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10m3.75m1.3m1.3m3.75m5m67#68#工况2加载布载图
3、工况3
工况3的各加载步骤3-1~3-3加载车辆布置见下图。
15m5m68#0.5m69#
工况3加载步骤3-1布载图
15m5m68#0.5m1.3m69#
工况3加载步骤3-2布载图
15m5m68#0.5m1.3m1.3m69#
工况3加载步骤3-3布载图
4、工况4
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工况4的各加载车辆布置见下图。
15m5m68#0.5m69#
工况4加载步骤4-1布载图
15m5m68#0.5m1.3m69#
工况4加载步骤4-2布载图
0.5m7m15m5m68#0.5m1.3m1.3m69#
工况4加载步骤4-3布载图
(六)动载试验方案设计 1、试验内容
动载试验用于了解桥梁自身的动力特性和抵抗受迫振动和突发荷载的能力。 其主要项目内容包括:
1)测定桥梁结构的自振特性,如结构或构件的自振频率、振型和阻尼比等的桥梁模态试验;
2)检验桥梁结构在动力荷载作用下的受迫振动特性,如桥梁结构动挠度、冲击系数等的行车和跳车试验。 2、试验方法
(1)桥梁模态试验
桥梁结构在接近白噪声的自然环境(如地脉动、风、水流等)震源影响下,会产生随机振动,利用测得桥上的这种微小随机响应信号,通过频谱分析得出该桥的自振频率(固有频率)、阻尼比和振型等。利用环境激励法试验来测试结构的动力特
第 88 页 共131页
合福铁路铜陵长江公铁大桥公路接线桥梁静动载试验实施方案 安徽省公路工程检测中心
性已经被多次证明是适应于大型较低频结构的一种好方法。速度传感器测点布置一般按照结构振型形状,在变位较大的部位布置测点,尽可能避开各阶振型的节点。
本次试验将测点布置在桥跨四分点位置,共有9个测点,依次从小桩号侧向大桩号侧编号为1#测点~9#测点。
现场数据采集(示例)
速度传感器布置(示例)
试验联第1阶理论计算振型
试验联第2阶理论计算振型
第 89 页 共131页
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试验联第3阶理论计算振型
(2)行车试验
本次车辆激励试验现场采用挠度检测仪对动挠度时程响应进行检测,并按照下表中的工况进行,动挠度时程响应测点选取响应最大的跨中处。
车辆激励试验工况表
序号 1 2 3 4 5 工况 一辆44t重车以20km/h匀速行车 一辆44t重车以30km/h匀速行车 一辆44t重车以40km/h匀速行车 一辆44t重车以50km/h匀速行车 一辆44t重车以60km/h匀速行车 备注 / / / / / 让一辆44t重车以速度20km/h、30km/h、40km/h、50km/h、60km/h的速度匀速通过桥跨结构,测试测试断面的竖向动挠度时程响应曲线,现场测试图片见下图。
行车试验现场测试图片(示例)
行车试验时所采集到的时程响应曲线如下图所示。
40km/h行车时跨中动挠度时程曲线图(示例)
(3)跳车激振试验
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让一辆44t重车越过跨中设置的一高约15cm的三角木,使其产生跳动,以形成对桥梁的冲击作用,激起桥梁的竖向振动,测试跨中竖向动挠度时程响应曲线,现场试验参考图片如下。
跳车激振试验时所采集的时程响应曲线如图所示。
重车跳车时跨中动挠度时程曲线图(示例)
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●K28+327.158大桥
(一)项目概述
K28+327.158大桥全长675m,分左、右两幅,跨径布置为(35+40+40)+14×40m,平面位于直线上,纵断面位于等高度直线上;第一联箱梁与长江公铁两用大桥相连。上部结构第1联采用单箱双室的全预应力混凝土现浇连续梁,梁等高且为2.6m,第2联采用40m装配式先简支后连续预支T梁;下部结构采用空心薄壁变截面空心墩,墩台采用桩基础。荷载等级:公路-Ⅰ级;桥i面宽度:2×16.5m。选取该桥第1联左、右幅(35+40+40)m现浇箱梁作为试验联进行荷载试验。
34004000400005012350
1550试验联跨径布置图(单位:cm)
260
试验联断面图(单位:cm)
(二)静载试验方案设计
根据“合福铁路铜陵长江公铁大桥公路接线设计文件”,该桥按照《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)第2.3.1条所规定计算荷载:公路-I级进行理论计算。桥梁结构理论计算应用桥梁专业有限元分析软件Midas/Civil2012。以右幅第1联为例进行计算分析,因左右幅第1联为对称结构,故左幅计算分析不再叙述。 1、理论计算分析
通过应用桥梁专业有限元分析软件Midas/Civil,计算在设计荷载作用下的内力
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包络图来确定最不利内力计算值,计算的内力结果如下图所示。
试验联弯矩包络图(单位kN·m)
2、试验工况设置
经过分析,在设计荷载及试验荷载作用下,确定3个主要内力控制截面,对应于这3个内力控制截面,确定4个静载试验工况。如下图所示:
35002000190010022001800C第四工况截面B第三工况截面A第一、二工况截面0123
试验工况布置图(单位:cm)
静载试验工况:
工况1:第3跨距3墩18米处A断面最大正弯矩测试(偏载) 工况2:第3跨距3#墩18米处A断面最大正弯矩测试(中载) 工况3:2#墩处B断面最大正弯矩测试(偏载) 工况4:第2跨跨中C断面最大正弯矩测试(偏载) (三)测点布置 1、应变测点
根据经验,布设的测点不宜过多,但必须保证观测质量,测点的布设应能反映结构的最大应力(应变)和测点沿梁高分布的规律。根据该预应力连续箱梁特点,
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在肋板对应位置布设应变测点。桥面板上表面因桥面铺装构造而不宜布置测点。各控制断面的测点布置见下图。
A-Y1100A-F4200A-F1A-F2A-F3A-D520255A-D4275A-D3275A-D2255A-D1202080230
工况1、2控制断面应变测点布置图(单位:cm)
B-F1200B-D320530B-D2530B-D120
工况3控制断面应变测点布置图(单位:cm)
C-D520255C-D4275C-D3275C-D2255C-D120
工况4控制断面应变测点布置图(单位:cm)
2、挠度测点
桥梁挠度测量根据现场具体条件和情况使用精密水准仪进行各测点的挠度测量,具体布置方法见下图。
100C-F2100C-F1
精密水准仪法示意图
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为测得在试验荷载作用下,该桥各个加载工况主梁挠度控制测点的挠度随加载分级变化过程。在各工况控制断面处设置挠度控制测点,各墩顶设置支座压缩变形测点,横向均布设2个挠度测点。如下图所示。
35002000200022001800014-23-222-21-230-24-13-12-11-10-1
试验跨挠度分布曲线测点布置图 (单位:cm)
(四)试验荷载布置 1、静载试验效率系数
为了保证试验准确,在选择试验荷载的大小和加载位置时,采用静载试验效率进行控制。静载试验效率系数q采用0.95~1.05。根据结构验算和外观检查结果,结合确定的加载车辆轴载情况在桥面上标出加载位置。
试验联静载试验效率系数
工况 1 2 3 4 位置 第3跨距3#墩18m处A断面 第3跨距3#墩18m处A断面 2#墩处B断面 第2跨跨中C断面 控制弯矩(kN·m) 13163.2 13163.2 -10195.9 11209.2 试验弯矩(kN·m) 13242.3 13242.3 -10139.3 11142.1 效率系数 效率系数范围 1.01 1.01 0.95~1.05 0.99 0.99 2、加载车辆 采用自卸式后八轮载重车进行加载,加载车吨位为440kN左右,其计算轴距及轴重见下图。
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100kN170kN170kN350150180试验加载车轴距及轴重(单位:cm)
3、加、卸载程序
(1)根据所要达到的荷载等级以及控制内力影响线(考虑折减系数及冲击系数),采用440kN的试验加载车进行加载,使其产生的荷载效应等效于设计荷载作用下的最大控制效应。
(2)本次荷载试验为基本荷载试验,整个试验以不影响结构的正常使用为准则。加载过程中读取各控制截面的应变,如果发现异常立即中断试验。
(3)各试验跨段测试工况加载过程为1~3级,按逐级递增的加载方式从零加到最大试验荷载,然后1级卸载。 (五)静载试验工况 1、工况1
工况1的各加载步骤1-1~1-3加载车辆布置见下图。
140400250013003工况1加载步骤1-1布载图(单位:cm)
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140310400250013003工况1加载步骤1-2布载图(单位:cm)
140310310400250013003工况1加载步骤1-3布载图(单位:cm)
2、工况2
工况2的加载车辆布置见下图。
465310310465220070013003 工况2加载布载图(单位:cm)
3、工况3
工况3的各加载车辆布置见下图。
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1403101400500600214003工况3加载布载图(单位:cm)
4、工况4
工况4的各加载步骤4-1~4-2加载车辆布置见下图。
140140050015002
工况4加载步骤4-1布载图(单位:cm)
140310140050015002
工况4加载步骤4-2布载图(单位:cm)
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140310310140050015002
工况4加载步骤4-3布载图(单位:cm)
(六)动载试验方案设计 1、试验内容
动载试验用于了解桥梁自身的动力特性和抵抗受迫振动和突发荷载的能力。 其主要项目内容包括:
1)测定桥梁结构的自振特性,如结构或构件的自振频率、振型和阻尼比等的桥梁模态试验;
2)检验桥梁结构在动力荷载作用下的受迫振动特性,如桥梁结构动挠度、冲击系数等的行车和跳车试验。 2、试验方法
(1)桥梁模态试验
桥梁结构在接近白噪声的自然环境(如地脉动、风、水流等)震源影响下,会产生随机振动,利用测得桥上的这种微小随机响应信号,通过频谱分析得出该桥的自振频率(固有频率)、阻尼比和振型等。利用环境激励法试验来测试结构的动力特性已经被多次证明是适应于大型较低频结构的一种好方法。速度传感器测点布置一般按照结构振型形状,在变位较大的部位布置测点,尽可能避开各阶振型的节点。
本次试验将测点布置在桥跨四分点位置,共有9个测点,依次从小桩号侧向大桩号侧编号为1#测点~9#测点。
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现场数据采集(示例)
速度传感器布置(示例)
一阶竖弯实测振型图(示例)
K28+327.158大桥试验联第1阶理论计算振型
K28+327.158大桥试验联第2阶理论计算振型
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K28+327.158大桥试验联第3阶理论计算振型
(2)行车试验
本次车辆激励试验现场采用挠度检测仪对动挠度时程响应进行检测,并按照下表中的工况进行,动挠度时程响应测点选取响应最大的跨中处。
车辆激励试验工况表
序号 1 2 3 4 5 工况 一辆44t重车以20km/h匀速行车 一辆44t重车以30km/h匀速行车 一辆44t重车以40km/h匀速行车 一辆44t重车以50km/h匀速行车 一辆44t重车以60km/h匀速行车 备注 / / / / / 让一辆44t重车以速度20km/h、30km/h、40km/h、50km/h、60km/h的速度匀速通过桥跨结构,测试测试断面的竖向动挠度时程响应曲线,现场测试图片见下图。
行车试验现场测试图片(示例)
行车试验时所采集到的时程响应曲线如下图所示。
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40km/h行车时跨中动挠度时程曲线图(示例)
(3)跳车激振试验
让一辆44t重车越过跨中设置的一高约15cm的三角木,使其产生跳动,以形成对桥梁的冲击作用,激起桥梁的竖向振动,测试跨中竖向动挠度时程响应曲线,现场试验参考图片如下。
跳车激振试验时所采集的时程响应曲线如图所示。
重车跳车时跨中动挠度时程曲线图(示例)
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●K29+444.658大桥
(一)项目概述
K29+444.658大桥分左、右两幅,跨径布置为9×(4×40)m+3×40m,上部结构为预应力混凝土T梁,下部结构为柱式墩,桩基础,桥面全宽为16.5m。墩高大于30m的桥墩在连续墩设置墩梁固结。T梁梁高2.5m,单幅桥横向由7片梁组成,荷载等级:公路-Ⅰ级;选取该桥第6联左、右幅4×40m连续T梁作为试验联进行荷载试验。
4000400040004000012试验联跨径布置图(单位:cm)
1650155034120235235235235235235120250
试验联断面图(单位:cm)
(二)静载试验方案设计
根据施工图设计文件,该桥按照《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)第2.3.1条所规定计算荷载:公路-I级进行理论计算。桥梁结构理论计算应用桥梁专业有限元分析软件Midas/Civil2012。 1、理论分析计算
通过应用桥梁专业有限元分析软件Midas/Civil,计算在设计荷载作用下的内力包络图来确定最不利内力计算值,计算的内力结果如下图所示。
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K29+444.658大桥试验联计算模型
K29+444.658大桥试验联弯矩包络图(单位kN·m)
2、试验工况设置
经过分析,在设计荷载及试验荷载作用下,确定3个主要内力控制截面,对应于这3个内力控制截面,确定4个静载试验工况。如下图所示:
18002200200020001003900A第一、二工况截面C第四工况截面B第三工况截面01234工况布置图(单位:cm)
静载试验工况:
工况1:第1跨距0#台18m处A断面最大正弯矩测试(偏载) 工况2:第1跨距0#台18m处A断面最大正弯矩测试(中载) 工况3:3#墩处B断面最大负弯矩测试(偏载) 工况4:第2跨跨中C断面最大正弯矩测试(偏载)
由于该桥上部结构采用的预应力组合式T梁由多片梁横向构成,考虑横向分配因素,计算中主要以偏载作为加载方式,试验弯矩以边梁进行控制。 (三)测点布置 1、应变测点
根据经验,布设的测点不宜多,但必须保证观测质量,测点的布设应能反映结构的最大应力(应变)和沿梁高分布规律。桥面板上表面因桥面铺装构造而不宜布
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置测点。各控制断面的测点布置见下图。
A-F1A-F2A-F6100A-Y165234A-F5100A-F4100A-F3100A-D6A-D5A-D4A-D3A-D2A-D165A控制断面应变测点布置图(单位:cm)
B-F1130
B-Y1234100100B-D4B-D3B-D2B-D1100B-F4B-F3B-F2
C-Y1130234B控制断面应变测点布置图(单位:cm)
C-F1C-D4C-D3C-D2C-D1100C-F3C-F2
C控制断面应变测点布置图(单位:cm)
2、挠度测点
桥梁挠度测量根据现场具体条件和情况使用精密水准仪进行各测点的挠度测量,具体布置方法见下图。
精密水准仪法示意图
为测得在试验荷载作用下,该桥各个加载工况主梁挠度控制测点的挠度随加载分级变化过程。在各工况控制断面处设置挠度控制测点,各墩顶设置支座压缩变形
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测点,横向均布设2个挠度测点。如下图所示
1800220020002000012340-21-22-23-24-20-11-12-13-14-1
试验跨挠度分布测点布置图(单位:m)
(四)试验荷载布置 1、静载试验效率系数
为了保证试验准确,在选择试验荷载的大小和加载位置时,采用静载试验效率进行控制。静载试验效率系数q采用0.95~1.05。根据结构验算和外观检查结果,结合确定的加载车辆轴载情况在桥面上标出加载位置。
试验联箱梁静载试验效率系数
工况 1 2 3 4 位置 第1跨距0台18m处A断面 第1跨距0台18m处A断面 3墩处B断面 第2跨跨中处C断面 ###控制弯矩(kN·m) 3656.0 3264.5 -2876.1 2932.7 试验弯矩(kN·m) 3560.8 3129.8 -2744.5 2794.5 效率系数 0.97 0.96 效率系数范围 0.95~1.05 0.95 0.95 注:表格内偏载最大正弯矩控制值以边梁控制,中载最大正弯矩控制值以最中间梁控制。 2、加载车辆
采用自卸式后八轮载重车进行加载,加载车吨位为440kN左右,其计算轴距及轴重见下图。
第 106 页 共131页
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100kN170kN170kN350150180试验加载车轴距及轴重(单位:cm)
3、加、卸载程序
(1)根据所要达到的荷载等级以及控制内力影响线(考虑折减系数及冲击系数),采用440kN的试验加载车进行加载,使其产生的荷载效应等效于设计荷载作用下的最大控制效应。
(2)本次荷载试验为基本荷载试验,整个试验以不影响结构的正常使用为准则。加载过程中读取各控制截面的应变,如果发现异常立即中断试验。
(3)各试验跨段测试工况加载过程为1~3级,按逐级递增的加载方式从零加到最大试验荷载,然后1级卸载。 (五)静载试验工况 1、工况1
工况1的各加载步骤加载车辆布置见下图。
130001140310
工况1试验车辆1级加载布置图(cm)
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130040001140310
工况1试验车辆2级加载布置图(cm)
130040001140310
工况1试验车辆满级加载布置图(cm)
2、工况2
工况2的各加载车辆布置见下图。
130001620310620
工况2试验车辆1级加载布置图(cm)
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130040001620310620
工况2试验车辆满级加载布置图(cm)
3、工况3
工况3的各加载车辆布置见下图。
150050014031023
工况3试验车辆1级加载布置图(cm)
1500150050031014023140310
工况3试验车辆满级加载布置图(cm)
4、工况4
工况4的各加载车辆布置见下图。
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1500400110011403102
工况4试验车辆满级加载布置图(cm)
(六)动载试验方案设计 1、试验内容
动载试验用于了解桥梁自身的动力特性和抵抗受迫振动和突发荷载的能力。 其主要项目内容包括:
1)测定桥梁结构的自振特性,如结构或构件的自振频率、振型和阻尼比等的桥梁模态试验;
2)检验桥梁结构在动力荷载作用下的受迫振动特性,如桥梁结构动挠度、冲击系数等的行车和跳车试验。 2、试验方法
(1)桥梁模态试验
桥梁结构在接近白噪声的自然环境(如地脉动、风、水流等)震源影响下,会产生随机振动,利用测得桥上的这种微小随机响应信号,通过频谱分析得出该桥的自振频率(固有频率)、阻尼比和振型等。利用环境激励法试验来测试结构的动力特性已经被多次证明是适应于大型较低频结构的一种好方法。速度传感器测点布置一般按照结构振型形状,在变位较大的部位布置测点,尽可能避开各阶振型的节点。
本次试验将测点布置在桥跨四分点位置,共有12个测点,依次从小桩号侧向大桩号侧编号为1#测点~12#测点。
第 110 页 共131页
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现场数据采集(示例)
速度传感器布置(示例)
一阶竖弯实测振型图(示例)
试验联一阶竖弯理论自振振型
第 111 页 共131页
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试验联二阶竖弯理论自振振型
试验联三阶竖弯理论自振振型
(2)行车试验
本次车辆激励试验现场采用挠度检测仪对动挠度时程响应进行检测,并按照下表中的工况进行,动挠度时程响应测点选取响应最大的跨中处。
车辆激励试验工况表
序号 1 2 3 4 5 工况 一辆44t重车以20km/h匀速行车 一辆44t重车以30km/h匀速行车 一辆44t重车以40km/h匀速行车 一辆44t重车以50km/h匀速行车 一辆44t重车以60km/h匀速行车 备注 / / / / / 让一辆44t重车以速度20km/h、30km/h、40km/h、50km/h、60km/h的速度匀速通过桥跨结构,测试测试断面的竖向动挠度时程响应曲线,现场测试图片见下图。
第 112 页 共131页
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行车试验现场测试图片(示例)
行车试验时所采集到的时程响应曲线如下图所示。
40km/h行车时跨中动挠度时程曲线图(示例)
(3)跳车激振试验
让一辆44t重车越过跨中设置的一高约15cm的枕木,使其产生跳动,以形成对桥梁的冲击作用,激起桥梁的竖向振动,测试跨中竖向动挠度时程响应曲线,现场试验参考图片如下。
跳车激振试验时所采集的时程响应曲线如图所示。
重车跳车时跨中动挠度时程曲线图(示例)
第 113 页 共131页
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●钟鸣互通主线桥
(一)项目概述
钟鸣互通主线桥起点跨越S321,左右幅采用错孔布置,左幅桥梁起讫点桩号为K40+482.25~K41+907.25跨径布置为(35+60+35)m+4×25m+9×30m+3×29m+(3×31+27)m+6×30m+4×25m+(22.5+23)m+11×35m,全长1425m;右幅桥梁起讫点桩号为K40+492.25~K41+907.25跨径布置为(35+60+35)m+3×30m+9×30m+3×29m+(27+3×31)m+6×30m+4×25m+(18+14+13.5)m+11×35m,全长1415m;选取该桥主桥第1联左幅、右幅作为试验联,跨径布置均为35m+60m+35m,上部结构为悬浇预应力连续变高箱梁,跨径布置及横断面见下图。
35006000350001试验联跨径布置图(单位:cm)
127532
204010045254530875试验联跨中断面图(单位:cm)
(二)静载试验方案设计
根据施工图设计文件,该桥按照《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)第2.3.1条所规定计算荷载:公路-I级进行理论计算。桥梁结构理论计算应用桥梁专业有限元分析软件Midas/Civil2012。 1、理论分析计算
通过应用桥梁专业有限元分析软件Midas/Civil,计算在设计荷载作用下的内力包络图来确定最不利内力计算值,计算的内力结果如下图所示。
第 114 页 共131页
合福铁路铜陵长江公铁大桥公路接线桥梁静动载试验实施方案 安徽省公路工程检测中心
钟鸣互通主线桥试验联计算模型
钟鸣互通主线桥试验联弯矩包络图(单位kN·m)
2、试验工况设置
经过分析,在设计荷载及试验荷载作用下,确定3个主要内力控制截面,对应于这3个内力控制截面,确定4个静载试验工况。如下图所示:
16001900300030001503350A第一工况截面C第三、四工况截面B第二工况截面0312试验工况布置图(单位:cm)
静载试验工况:
工况1:第1跨跨中附近A断面最大正弯矩测试(偏载) 工况2:2#墩处B断面最大正弯矩测试(偏载)
工况3:第2跨跨中附近C断面最大正弯矩测试(偏载) 工况4:第2跨跨中附近C断面最大正弯矩测试(中载) (三)测点布置 1、应变测点
根据经验,布设的测点不宜多,但必须保证观测质量,测点的布设应能反映结构的最大应力(应变)和沿梁高分布规律。桥面板上表面因桥面铺装构造而不宜布
第 115 页 共131页
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置测点。各控制断面的测点布置见下图。
1275204025A-Y1A-F1100A-D5A-D430A-D3A-D2A-D12520019519520025951304545A截面应变测点布置图(单位:cm)
1275
204060A-Y1A-F1100A-D5A-D430A-D3A-D2A-D12520019519520025951309090B截面应变测点布置图(单位:cm)
127520
4025C-Y1C-F1100C-D5C-D430C-D3C-D2C-D12520019519520025951304545
C截面应变测点布置图(单位:cm)
2、挠度测点
桥梁挠度测量根据现场具体条件和情况使用精密水准仪进行各测点的挠度测量,具体布置方法见下图。
第 116 页 共131页
合福铁路铜陵长江公铁大桥公路接线桥梁静动载试验实施方案 安徽省公路工程检测中心
精密水准仪法示意图
为测得在试验荷载作用下,该桥各个加载工况主梁挠度控制测点的挠度随加载分级变化过程。在各工况控制断面处设置挠度控制测点,各墩顶设置支座压缩变形测点,横向均布设2个挠度测点。如下图所示
160019003000300001230-21-22-23-24-20-11-12-13-14-1
试验跨挠度分布测点布置图(单位:cm)
(四)试验荷载布置 1、静载试验效率系数
为了保证试验准确,在选择试验荷载的大小和加载位置时,采用静载试验效率进行控制。静载试验效率系数q采用0.95~1.05。根据结构验算和外观检查结果,结合确定的加载车辆轴载情况在桥面上标出加载位置。
第 117 页 共131页
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试验联静载试验效率系数
工况 1 2 3 4 位置 第1跨距0台16m处A断面 2墩处B断面 第2跨跨中C断面 第2跨跨中C断面 ##控制弯矩(kN·m) 9946.2 -18565.8 10736.7 10736.7 试验弯矩(kN·m) 10296.8 -18584.3 11682.8 11682.8 效率系数 1.04 1.00 1.03 1.03 效率系数范围 0.95~1.05 2、加载车辆 采用自卸式后八轮载重车进行加载,加载车吨位为440kN左右,其计算轴距及轴重见下图。
100kN170kN170kN350150180试验加载车轴距及轴重(单位:cm)
3、加、卸载程序
(1)根据所要达到的荷载等级以及控制内力影响线(考虑折减系数及冲击系数),采用440kN的试验加载车进行加载,使其产生的荷载效应等效于设计荷载作用下的最大控制效应。
(2)本次荷载试验为基本荷载试验,整个试验以不影响结构的正常使用为准则。加载过程中读取各控制截面的应变,如果发现异常立即中断试验。
(3)各试验跨段测试工况加载过程为1~3级,按逐级递增的加载方式从零加到最大试验荷载,然后1级卸载。 (五)静载试验工况 1、工况1
工况1的试验车辆加载布置图分别如下所示:
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16000501301301
工况1试验车辆1级加载布置图(cm)
50016000501301301
工况1试验车辆满级加载布置图(cm)
2、工况2
工况2的试验车辆加载布置图分别如下所示:
50023001工况2试验车辆满级加载布置图(cm)
501302
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3、工况3
工况3的试验车辆加载布置图分别如下所示:
50030001502工况3试验车辆1级加载布置图(cm)
50030001501302
工况3试验车辆2级加载布置图(cm)
50030001501301302
工况3试验车辆满级加载布置图(cm)
4、工况4
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工况4的试验车辆加载布置图分别如下所示:
187500188300011301302工况4试验车辆加载布置图(cm)
(六)动载试验方案设计 1、试验内容
动载试验用于了解桥梁自身的动力特性和抵抗受迫振动和突发荷载的能力。 其主要项目内容包括:
1)测定桥梁结构的自振特性,如结构或构件的自振频率、振型和阻尼比等的桥梁模态试验;
2)检验桥梁结构在动力荷载作用下的受迫振动特性,如桥梁结构动挠度、冲击系数等的行车和跳车试验。 2、试验方法
(1)桥梁模态试验
桥梁结构在接近白噪声的自然环境(如地脉动、风、水流等)震源影响下,会产生随机振动,利用测得桥上的这种微小随机响应信号,通过频谱分析得出该桥的自振频率(固有频率)、阻尼比和振型等。利用环境激励法试验来测试结构的动力特性已经被多次证明是适应于大型较低频结构的一种好方法。速度传感器测点布置一般按照结构振型形状,在变位较大的部位布置测点,尽可能避开各阶振型的节点。
本次试验将测点布置在桥跨四分点位置,共有9个测点,依次从小桩号侧向大桩号侧编号为1#测点~9#测点。
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现场数据采集(示例)
速度传感器布置(示例)
试验联第1阶理论计算振型
试验联第2阶理论计算振型
试验联第3阶理论计算振型
(2)行车试验
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本次车辆激励试验现场采用挠度检测仪对动挠度时程响应进行检测,并按照下表中的工况进行,动挠度时程响应测点选取响应最大的跨中处。
车辆激励试验工况表
序号 1 2 3 4 5 工况 一辆44t重车以20km/h匀速行车 一辆44t重车以30km/h匀速行车 一辆44t重车以40km/h匀速行车 一辆44t重车以50km/h匀速行车 一辆44t重车以60km/h匀速行车 备注 / / / / / 让一辆44t重车以速度20km/h、30km/h、40km/h、50km/h、60km/h的速度匀速通过桥跨结构,测试测试断面的竖向动挠度时程响应曲线,现场测试图片见下图。
行车试验现场测试图片(示例)
行车试验时所采集到的时程响应曲线如下图所示。
40km/h行车时跨中动挠度时程曲线图(示例)
(3)跳车激振试验
让一辆44t重车越过跨中设置的一高约15cm的枕木,使其产生跳动,以形成对桥梁的冲击作用,激起桥梁的竖向振动,测试跨中竖向动挠度时程响应曲线,现场
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试验参考图片如下。
跳车激振试验时所采集的时程响应曲线如图所示。
重车跳车时跨中动挠度时程曲线图(示例)
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●铜陵北互通主线桥
(一)项目概述
铜陵北互通主线桥左幅跨径布置为(22+3×30)m+6×25m+5×25m+5×25m+4×25m+(21+25+21)m+(2×26+25)m+3×25m+3×25m+5×25m+4×25m+4×25m;右幅跨径布置为(3×30+22)m+6×25m+4×25m+6×25m+4×25m+(21+25+21)m+(2×26+25)m+3×25m+3×25m+5×25m+4×25m+4×25m,桥梁里程起讫里程点范围为K32+165~K33+396.5,上部结构等宽段采用预应力混凝土组合箱梁,先简支后连续;变宽段采用预应力混凝土连续箱梁,下部结构采用柱式墩台,根据招标文件要求选择右幅第11联4×25m现浇连续箱梁为试验联进行动静载试验,该联桥面变宽为16.75~12.75m,跨径布置及横断面见下图。
25002500250025004546474849试验联跨径布置图(单位:cm)
1275-167550505050200875-1275200150
试验联断面图(单位:cm)
(二)静载试验方案设计
根据施工图设计文件,该桥按照《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)第2.3.1条所规定计算荷载:公路-I级,采用桥梁专业有限元分析软件Midas/Civil2012进行理论计算。 1、理论分析计算
通过应用桥梁专业有限元分析软件Midas/Civil,计算在设计荷载作用下的弯矩包络图来确定最不利内力计算值,计算的内力结果如下图所示。
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铜陵北互通右幅第11联计算模型
铜陵北互通右幅第11联弯矩包络图(单位kN·m)
2、试验工况设置
经过分析,在设计荷载及试验荷载作用下,确定1个主要内力控制截面,对应于这1个内力控制截面,确定1个静载试验工况。如下图所示:
11.7A第一工况截面13.3454647试验工况布置图(单位:m)
4849
静载试验工况:
工况1:第46跨距45#墩11.7m处A断面最大正弯矩测试(偏载) (三)测点布置 1、应变测点
根据经验,布设的测点不宜多,但必须保证观测质量,测点的布设应能反映结构的最大应力(应变)和沿梁高分布规律。桥面板上表面因桥面铺装构造而不宜布置测点。控制断面的测点布置见下图。
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A-Y140A-F1A-F2A-F3A-D4A-D3A-D2A-D12528729628725
箱梁控制断面应变测点布置示意图(单位:cm)
2、挠度测点
桥梁挠度测量根据现场具体条件和情况使用精密水准仪进行各测点的挠度测量,具体布置方法见下图。
45
精密水准仪法示意图
为测得在试验荷载作用下,该桥加载工况主梁挠度控制测点的挠度随加载分级变化过程。在工况控制断面处设置挠度控制测点,各墩顶设置支座压缩变形测点,横向均布设2个挠度测点。如下图所示。
45464748490-21-22-20-11-12-1试验跨挠度分布测点布置图(单位:m)
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(四)试验荷载布置 1、静载试验效率系数
为了保证试验准确,在选择试验荷载的大小和加载位置时,采用静载试验效率进行控制。静载试验效率系数q采用0.95~1.05。根据结构验算和外观检查结果,结合确定的加载车辆轴载情况在桥面上标出加载位置。
试验联静载试验效率系数
工况 1 位置 第46跨距45墩11.7m处A断面 #控制弯矩(kN·m) 6501.2 试验弯矩(kN·m) 6559.6 效率系数 1.01 效率系数范围 0.95~1.05 2、加载车辆
采用自卸式后八轮载重车进行加载,加载车吨位为440kN左右,其计算轴距及轴重见下图。
100kN170kN170kN350150180试验加载车轴距及轴重(单位:cm)
3、加、卸载程序
(1)根据所要达到的荷载等级以及控制内力影响线(考虑折减系数及冲击系数),采用440kN的试验加载车进行加载,使其产生的荷载效应等效于设计荷载作用下的最大控制效应。
(2)本次荷载试验为基本荷载试验,整个试验以不影响结构的正常使用为准则。加载过程中读取各控制截面的应变,如果发现异常立即中断试验。
(3)各试验跨段测试工况加载过程为1~3级,按逐级递增的加载方式从零加到最大试验荷载,然后1级卸载。 (五)静载试验工况 1、工况1
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工况1的试验车辆加载布置图分别如下所示:
456704004650工况1试验车辆1级加载布置图(cm)
456704004613050工况1试验车辆2级加载布置图(cm)
456704004613050工况1试验车辆满级加载布置图(cm)
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(六)动载试验方案设计 1、试验内容
动载试验用于了解桥梁自身的动力特性和抵抗受迫振动和突发荷载的能力。 其主要项目内容包括:
1)测定桥梁结构的自振特性,如结构或构件的自振频率、振型和阻尼比等的桥梁模态试验;
2)检验桥梁结构在动力荷载作用下的受迫振动特性,如桥梁结构动挠度、冲击系数等的行车和跳车试验。 2、试验方法
(1)桥梁模态试验
桥梁结构在接近白噪声的自然环境(如地脉动、风、水流等)震源影响下,会产生随机振动,利用测得桥上的这种微小随机响应信号,通过频谱分析得出该桥的自振频率(固有频率)、阻尼比和振型等。利用环境激励法试验来测试结构的动力特性已经被多次证明是适应于大型较低频结构的一种好方法。速度传感器测点布置一般按照结构振型形状,在变位较大的部位布置测点,尽可能避开各阶振型的节点。
本次试验将测点布置在桥跨四分点位置,共有12个测点,依次从小桩号侧向大桩号侧编号为1#测点~12#测点。
现场数据采集(示例)
速度传感器布置(示例)
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一阶竖弯实测振型图(示例)
试验联一阶竖弯理论自振振型
试验联二阶竖弯理论自振振型
试验联三阶竖弯理论自振振型
(2)行车试验
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本次车辆激励试验现场采用挠度检测仪对动挠度时程响应进行检测,并按照下表中的工况进行,动挠度时程响应测点选取响应最大的跨中处。
车辆激励试验工况表
序号 1 2 3 4 5 工况 一辆44t重车以20km/h匀速行车 一辆44t重车以30km/h匀速行车 一辆44t重车以40km/h匀速行车 一辆44t重车以50km/h匀速行车 一辆44t重车以60km/h匀速行车 备注 / / / / / 让一辆44t重车以速度20km/h、30km/h、40km/h、50km/h、60km/h的速度匀速通过桥跨结构,测试测试断面的竖向动挠度时程响应曲线,现场测试图片见下图。
行车试验现场测试图片(示例)
行车试验时所采集到的时程响应曲线如下图所示。
40km/h行车时跨中动挠度时程曲线图(示例)
(3)跳车激振试验
让一辆44t重车越过跨中设置的一高约15cm的枕木,使其产生跳动,以形成对桥梁的冲击作用,激起桥梁的竖向振动,测试跨中竖向动挠度时程响应曲线,现场
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试验参考图片如下。
跳车激振试验时所采集的时程响应曲线如图所示。
重车跳车时跨中动挠度时程曲线图(示例)
5*40mT梁
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