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1、4-1 成桥试验目的和依据,4-2 试验的主要内容,4-3 试验方案的确定,4-5 试验数据,4-4 试验加载过程控制,第四章 成桥荷载试验,4-6 试验结论,4-1 成桥试验目的和依据,1 弄清工程概况,王家峪溪桥位于湖南张家界市武陵源区境内，是为跨越王家峪溪而修建的一座城市公路桥梁，桥梁上部结构为16米等截面钢筋混凝土空心板简支斜交桥，斜交角为4159。采用预制、吊装法施工。该桥分为左右两幅，桥面总宽32 m，全桥横断面划分为：4.5m人行道 +23m行车道+ 4.5m人行=32m。,4-1 成桥试验目的和依据,王家峪溪桥总体布置图,桥梁横断面布置图（单幅）,4-1 成桥试验目的和依据,4
2、-1 成桥试验目的和依据,2 试验的原因,王家峪溪桥（左幅）在预制16米梁的过程中，其混凝土材料，经张家界市武陵源区建筑材料检测中心对其标准混凝土立方体（150*150mm）进行强度检验，发现抗压强度不能完全达到设计（C50砼）要求。 王家峪溪桥（左幅）所有空心板已经全部架设至桥梁相关位置，桥面湿接缝施工完毕，调平层也已施工完毕，正式处理问题时，空心板与空心板之间已无检测仪器的作业空间，无法对单个空心板的强度和刚度进行检测，遂决定对该桥进行结构承载能力鉴定性试验，用来确认在现行状况下，既有结构能否满足城市A级荷载的使用要求。,4-1 成桥试验目的和依据,3 试验的目的,本次荷载试验力求达到如下
3、之具体目的：1）通过测定既有跨结构在试验荷载作用下的控制截面应力和挠度，并与理论计算值比较，拟检验实际结构控制截面应力与挠度值是否满足使用要求。2）通过现场加载试验以及对试验观测数据和试验现象的综合分析，对将来实际结构施工完成后，在城市A 级荷载作用下的安全性作出总体评价。,4-1 成桥试验目的和依据,4 试验依据,（1）公路工程技术标准（JTG B01-2003） （2）公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004） （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）公路砖石混凝土桥涵设计规范（JTJ 02285） （5）公路工程质量检验评定标准（JTJ 0
4、71-98） （6）大跨径混凝土桥梁的试验方法，1982 （7）城市桥梁设计准则（CJJ 11-93） （8）城市桥梁设计荷载标准（CJJ 77-98） （9）桥梁工程检测手册，人民交通出版社，2002 （10）钻芯法检测混凝土强度技术规程 CECS03：2007 （11）施工设计图 （12）其它相关资料,4-2 试验的主要内容,试验的主要内容：,1) 结构静力荷载试验； 桥梁静力荷载试验主要是通过测量桥梁结构在静力试验荷载作用下的变形和内力，比较桥梁结构的实际工作状态能否满足设计荷载作用下正常使用要求。测定项目及内容为桥面线形以及主梁控制截面应变或应力等。,2）混凝土抗压强度检测混凝土强度检
5、测是通过钻芯取样获得实际结构混凝土的真实抗压强度，目的是为进一步处置该问题提供依据。,4-2 试验的主要内容,一、理论计算,1 计算依据,（1）公路工程技术标准( JTJ 00197 )； （2）中华人民共和国交通部标准公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004） （3）中华人民共和国交通部标准公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规 范（JTG D622004）； （4） 王家峪溪桥施工图设计 （5）公路桥涵设计手册梁桥 （6）城市桥梁设计准则（CJJ 11-93） （7）城市桥梁设计荷载标准（CJJ 77-98） （8）其它相关资料,4-2 试验的主要内容,2 试验参数选取,一般意义上的
6、静力试验荷载加载方式是采用单辆重约300kN的三轴载重汽车作为等效荷载，在试验过程中模拟设计活载所产生的内力值。因此就具体某一测试项目（截面）而言，其所需加载车辆的数量，将根据设计标准活荷载产生的在该项目（截面）最不利内力或变位值，按下式所确定的原则等效换算而得，不同截面其荷载效率将随加载位置不同而不同，介于0.80-1.05之间。,4-2 试验的主要内容,二、试验跨选择与断面测点布置,根据试验检测合同，试验针对王家峪溪桥左幅既有结构进行，因为该桥仅有1跨，试验测试断面为试验跨跨中截面，试验时在支座位置、L/4，L/2，3L/4截面布置应力测点和挠度测点，具体测点布置见后。,4-2 试验的主要
7、内容,三、加载工况及加载效率和轮位的确定,因该桥设计荷载为城市A级，桥面宽为3车道，按规范进行折减，折减系数为0.8。根据测试项目，该试验共设计进行1个静载试验加载工况（跨中最大正弯距工况），具体如表4-1所示。为了获得结构试验荷载与变位关系曲线和防止结构意外损坏，各控制截面内力的加载应分级进行，本试验采用逐渐增加加载车数量法将试验荷载分为3级，逐级施加，3级荷载施加的车辆数分别为2+2+1，具体布置见图4.3，车辆由道路两边开始，向中线靠拢，第一级荷载车辆，第二级荷载车辆，第三级荷载车辆。为了提高试验精度，所有试验车试验前均进行了称重（过磅），本次试验采用的5辆试验车，各车辆的轴重参数列于表
8、4-2，车辆具体几何参数如图4.1所示，根据王家峪溪桥施工设计图纸，采用专用程序MADIAS”大型空间有限元软件对全桥实际状况进行模拟，计算各单梁控制截面的内力影响面如图4.2所示，同时计算得到：,4-2 试验的主要内容,未施工完成的人行道板在跨中截面引起的弯矩值：770.3（KNm） 未施工完成的沥青铺装在跨中截面引起的弯矩值：1372.7（KNm） 人群荷载在跨中截面引起的弯矩值：397.1（KNm） 三车道荷载在跨中截面引起的弯矩值（按照规范折减后）：2381.3（KNm） 最终我们可以得到未完工部分在跨中产生的载荷效应与活载部分在跨中产生的载荷效应总计：770.3+1372.7+397
9、.1+2381.3=4921.4（KNm） 根据影响面内力等效的原则，纵、横向各工况的轮位布置如图4.3所示，车辆横向轮位布置按照城市桥梁设计荷载标准（CJJ 77-98）相关要求进行。 现场车辆加载试验弯矩：4784.5（KNm）。,4-2 试验的主要内容,4-2 试验的主要内容,图4.1试验采用加载车辆示意图,4-2 试验的主要内容,图4.2 中梁跨中截面弯矩影响面,4-2 试验的主要内容,图4.3 各工况加载轮位布置示意图,4-2 试验的主要内容,四、测试内容与测试方法,1) 应力（应变）测试,主梁应力控制截面混凝土表面应力（应变），采用在混凝土表面粘贴标距为150mm的钢弦应变计，匹配
10、有应变测试仪进行测量，该应变计还可同时记录试验时各测点的温度，这对于准确结构分析是非常有用的。全桥各控制截面应变计布置情况见图4.4,4-2 试验的主要内容,（a）跨中截面,（b）1L/4截面,（C ）3L/4截面,图4.4 各试验跨相关截面应变测点布置示意图,4-2 试验的主要内容,2) 桥面挠度,由于桥梁跨度比较小，故试验时在试验跨L/2及各支座截面布置挠度测点，挠度测试主要采用百分表进行。全桥挠度测点布置图见图4.5分级加载时，分别测量跨中、支座位置静挠度，达到最大荷载时，测试各点静挠度，以便绘出相应的挠度曲线。此项内容主要为评判桥梁的竖向刚度提供依据。同时，还可监测支点的沉降。,4-2
11、 试验的主要内容,（a）全桥挠度测试截面布置图,（b）单一测试截面挠度测点布置图（支座、跨中）,图4.5 全桥挠度测点布置图,4-3 试验方案的确定,3) 裂缝观测,试验加载前对主梁混凝土表面、箱梁关键截面的底板、腹板进行仔细观测，检查是否存在裂缝，试验过程中检查关键受力截面是否出现新的裂缝，对于先期发现的结构受力裂缝，试验中选择典型裂缝测量裂缝是否有发展。,4-3 试验方案的确定,现场仪器仪表布设情况,4-3 试验方案的确定,检测人员准备初读数,4-4 试验加载过程控制,一、试验加载程序控制, 在进行正式加载试验前，用两辆载重加载车分别对测试对象跨中进行横桥向对称的预加载，预加载试验每一加载
12、载位的持荷时间为20分钟。预加载的目的在于，一方面是使结构进入正常工作状态，另一方面是检查测试系统和试验组织是否工作正常。, 预加载卸至零荷载，并在结构得到充分的零荷恢复后，才可进入正式加载试验。正式加载试验按加载工况序号分级进行，预加载工况后，应使结构得到充分的零荷恢复，方可进入正式加载工况。结构零荷充分恢复的标志是，加载试验实测的结构最大变位测点在卸零荷后变位恢复最后一个10分钟的增量小于第1个10分钟增量的15%。,4-4 试验加载过程控制,二、静力试验规则, 静力试验原则上宜选择在气温变化不大于2和结构温度趋于稳定的时间间隔内进行。试验过程中在量测试验荷载作用下结构响应的同时应相应地测
13、量结构表面温度。, 静力试验荷载持续时间，原则上取决于结构变位达到相对稳定所需要的时间，只有结构变位达到相对稳定后，才能进入下一级荷载阶段。同一级荷载内，若结构变位最大的测点在最后5分钟内的变位增量小于第一个5分钟变位增量的15%，或小于所用量测仪器的最小分辨值，即认为结构变位达到相对稳定。,4-4 试验加载过程控制, 全部测点在正式加载试验前均应进行零级荷载读数，以后每次加载即读数一次，并在结构变位达到相对稳定后，进入下一级荷载之前再读数一次。对结构变位较大的测点，宜每隔5分钟观测一次，以观测结构变位是否达到相对稳定。, 若在加载试验过程中发生下列情况之一应立即终止加载试验：(a) 控制测点
14、应力或力值超过计算值并且达到或超过按规范安全条件反算的控制应力或力值时；(b) 控制测点变位超过规范允许值时；(c) 由于加载试验使结构出现非正常的受力损伤或局部发生损坏，影响桥梁承载能力和今后正常使用时。另外，在施加试验荷载过程中，当某一加载工况接近满载时（大于满载量的80%），应将该工况后续加载车在试验测试桥跨的行车速度控制在10km/h以下；在卸载过程中，禁止多辆加载车同时启动。,4-4 试验加载过程控制,对称施加第一级荷载,4-4 试验加载过程控制,施加第二级荷载,4-4 试验加载过程控制,施加第三级荷载,4-4 试验加载过程控制,正在加载,4-5 试验数据,一、挠度数据,该桥在试验工
15、况下实测挠度数据以及经换算的校验系数如表4-3所示，表中挠度以向下为正，向上为负，跨中各梁实测挠度沿横桥向变化情况见图4.6，图中坐标原点位于桥位中线位置。从实测数据来看，校验系数基本满足公路工程质量检验评定标准要求。相对残余也小于评定标准规定的最大值0.20。挠度测试结果（消除支座变形影响后）均小于理论计算值，说明结构处于弹性状态，整体刚度满足使用荷载（城市-A级）要求。,4-5 试验数据,4-5 试验数据,图4.6各级荷载作用下全桥各梁跨中挠度变化曲线,4-5 试验数据,二、应变数据,该桥在试验工况下实测挠度数据以及经换算的校验系数如表4-3所示，表中挠度以向下为正，向上为负，跨中各梁实测
16、挠度沿横桥向变化情况见图4.6，图中坐标原点位于桥位中线位置。从实测数据来看，校验系数基本满足公路工程质量检验评定标准要求。相对残余也小于评定标准规定的最大值0.20。挠度测试结果（消除支座变形影响后）均小于理论计算值，说明结构处于弹性状态，整体刚度满足使用荷载（城市-A级）要求。,4-5 试验数据,图4.7工况1 边梁跨中截面应变沿梁高度分布（）,4-5 试验数据,4-5 试验数据,4-5 试验数据,三、裂缝观测,试验过程中，对关键截面梁的底板、顶板进行仔细检查，未发现梁体出现新的裂缝。,4-5 试验数据,四、混凝土强度检测,为获取实际混凝土抗压强度，2009年7月4日中南大学土木工程检测中心在王家峪溪桥左幅左右边梁翼板各抽取混凝土芯样三个，带回中南大学岩土工程实验室，制成标准芯样，于2009年7月15日上午10时，在实验室无锡新路达TYA-2000压力机上进行试验，现将试验结果报告如下：,
