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1、新余南互通桥试验,第1章 概 述,1.1、总体情况,新余南互通主桥位于大庆至广州高速公路江西武宁至吉安段MRK221+643处，该桥为预应力混凝土箱梁的连续梁桥。主线桥主梁横断面为箱型，桥跨布置为（20+25+20）m预应力混凝土箱梁，斜交角为25，全桥共1联。,b）右幅布置简图（单位：m）,b）右幅横断面图（单位：m）,图1-1新余南互通主桥布置与横断面图,1.2、主要技术标准,1、公路等级：高速公路2、设计行车速度：100km/h3、设计荷载：公路I级,4、地震动峰值加速度：0.05g 5、桥面宽度：共设有两幅，每幅桥面宽 12.63米，其横向布置为0.48m(护栏11.67m(行车道)0
2、.48m(护栏) 6、桥面横坡：2%（单向坡）,1.3、结构设计情况,1.3.1、上部构造,分上下两幅，全桥长71.6m。该桥左幅桥面等宽13.0m，其中机动车道宽11.5m（三车道），右幅桥面宽18.58920.397m（四车道），其中机动车道宽17.08918.897m，上、下行共7车道，设计荷载为公路I级，全桥布置及主梁截面如图1-1所示。本次荷载试验选择右幅作为试验跨。,1.3.2、下部构造,下部构造桥台采用柱式墩，桩接盖梁式桥台和肋式桥台，钻孔灌注桩基础。桥墩盖梁为普通钢筋混凝土盖梁，单排2柱式墩结构，盖梁梁高1.5m（详见图1-2）。,图1-2 盖梁示意图（单位：cm）,2、6、7
3、、14、15、18#墩台桩基础按嵌岩桩进行设计，其余墩台桩基础按摩擦桩进行设计，嵌岩桩嵌入弱风化砂质千枚岩深度不小于6米。,各桥墩均采用圆柱式墩（D180cm），桩基础采用圆柱式（D200cm）。,1.3.3、混凝土材料标号,预制箱梁：C50混凝土 桥面铺装：8cm厚C40混凝土调平层与10cm 厚改性沥青混凝土 盖梁：C30混凝土 墩柱：C30混凝土 桩基础：C25混凝土,桥梁结构荷载试验的目的是通过荷载试验，了解桥梁结构在试验荷载作用下的实际工作状态，从而判断桥梁结构的安全承载能力及评价桥梁的运营质量。对于一些理论上难以计算的部位，通过荷载试验可以达到直接了解其受力状态的目的；通过荷载试验
4、可以检验桥梁结构的设计与施工质量。由于该桥为高速公路的典型桥梁，为进一步验证设计的合理性，检验桥梁施工的质量，测定桥梁的静载性能，综合评价和确定桥梁的承载能力，为大桥的竣工验收提供试验依据，有必要对该桥进行竣工设计荷载加载试验。,第2章 试验的目的和依据,2.1 桥梁结构静载试验目的,2.2、试验依据技术标准本次静载试验评定标准的主要依据为公路旧桥承载能力鉴定方法，该方法的适用范围规定是：“实际上本鉴定方法的使用范围包括了除大跨径、特殊结构桥梁外的所有桥梁。如有需要使用本方法鉴定正常的新建桥梁承载能力时应按规范要求来进行评定。” 据此，本次静载试验主要依据的规范及标准如下：（1）中交第一公路勘
5、察设计研究院：大庆至广州高速公路江西武宁至吉安段新建工程（C11标段）；（2）中华人民共和国交通部标准:公路工程技术标准(JTJ001-97)（3）中华人民共和国交通部标准:公路工程质量检验评定标准(JTJ071-98)（4）交通部颁：大跨度混凝土桥梁的试验方法（试行），1982年（5）交通部颁：公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)，人民交通出版社，2004年（6）交通部颁：公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)，人民交通出版社，2004年,（7）交通部颁：公路桥涵地基与基础设计规范(JTJ024-85)，人民交通出版社，1989年（8）交通部颁：公路
6、圬工桥涵设计规范(JTG D61-2005)，人民交通出版社，2005年（9）交通部颁：公路工程抗震设计规范(JTJ004-89)，人民交通出版社，1989年7 2.3、试验跨的确定全桥结构静载试验是本次对东依III号桥全面检测中的一个环节，在试验之前对东依III号桥进行了一次桥梁外观观测。发现外观在所有桥跨最不好。根据观测的主梁混凝土外观质量以及施工支架的搭设情况，本次荷载试验选择了右幅武宁往吉安方向5-30m一联的第1孔作为代表跨进行荷载试验。将应变计粘贴在第一主梁的侧面和其余主梁的梁底，挠度计通过悬挂重锤的方式在地面测量，具体布置见详图。,第3章 静力荷载试验,2.1、静力分析3.1.1
7、、计算模型由于新余南互通主桥上部结构已经连接成整体，设有横隔板，并且主梁为斜交角为25的斜梁桥,故其箱梁不能简单地采用单梁的计算模型来模拟其实际受力情况，这里新余南互通主桥结构理论分析采用空间实体单元进行模拟分析，有限元计算模型如图3-1所示。,图3-1 箱梁梁有限元模型（图中仅示出2跨）,3.1.2、活载计算及控制截面根据设计荷载，全桥使用阶段的平面内力分析计算及承载能力校核采用北京迈达斯技术有限公司开发的“Midas Civil6.7.1”和同济大学开发的“桥梁博士3.0”互为计算分析和校核，主要是计算主梁在使用荷载、试验荷载作用下的最不利内力以及试验荷载效率系数。,3.2、测试断面1、测
8、试孔有5个控制截面(见图3-2 )，分别为：跨中截面：内力控制截面为跨中最大正弯矩，正应力以此控制设计；支点截面：附加内力控制截面为支点最大剪力，同时量测支座沉降位移；1/4L截面：梁体挠度量测，校和截面。本次荷载试验主要以跨中作为应力、挠度控制截面。,图3-2 梁体测试断面示意,3.3、测试主要内容本次静载试验测试跨的主要测试内容如下：,跨中截面下缘纵向应力、挠度（部分边梁还测试跨中应力沿截面高度的分布）； 支座、墩台沉降； 支点最大剪力以及盖梁跨中最大正应力； 墩顶主梁纵向正应力。,3.4、加载方案、试验工况及荷载效率,3.4.1、试验荷载设计,试验是按试验荷载效应与设计荷载效应等效的原则
9、，并考虑到车辆来源、组织和调配的实际情况来确定试验荷载（采用移动加载）。,最后确定试验荷载采用约350KN标准车4辆，总吨位为1440.0KN，静载效率系数保持在0.81.00之间。加载车为“解放”牌自卸车，车辆基本情况如图3-3所示，表3-1列出了加载车辆相关技术参数。,图3-3 “金刚”自卸货车技术指标,表3-1 静载试验用车技术参数表,编 号,3.4.2、加载工况,新余南互通主桥的荷载试验主要是以静载试验为主，动载试验为辅。本桥的设计荷载为,公路I级，根据交通部颁试行办法，结合新余南互通主桥的设计特点，以及荷载横向分布系数情况，拟选取右幅靠武宁方向第一跨作为静载试验的观测对象。,3.4.
10、2.1 测试工况, 40m跨中截面最大正弯矩、最大挠度工况； 40m跨支座最大负弯矩工况； 40m跨内支座边缘剪力最大工况；,3.4.2.2 测试截面及测点布置,1、主梁测试截面布置,图3-4 新余南互通主桥控制截面示意图,2、主梁测试截面应力测点布置,在主梁的控制截面梁底对称粘贴两个测试元件，在控制截面的外梁一个侧面，沿梁高均匀布置3个测试元件（包括梁底的一个），如图3-5所示,依据前述测试工况及内容，安排测试截面图中I-I、II-II分别为跨内弯矩最大截面、L/4控制截面，其中L/4截面用于测试跨中加载时的挠度。,a) 最大弯矩测试元件布置,b)最大剪力测试元件布置,图3-5 控制截面应力
11、测点布置示意图,3 主梁线形挠度测点布置,由于该桥桥下为旱地，故采用线型位移计进行位移测试，各工况下的关键点的观测,3.5 试验加载和检测程序,(1)主梁跨内截面最大正弯矩分级加载挠度和应力测试； (2)主梁支点截面最大负弯矩分级加载应力测试； (3)主梁支点截面最大剪力分级加载应力测试；,检测程序：加载车称重、画停车线、控制截面定位、测试元件布置、调试测试系统、指挥加载车加载和卸载、根据测试工况和分级加载记录数据。,表3-2 汽车荷载作用下控制截面内（挠度）及加载效率,表3-2 加载车辆分级及相应加载卸载吨位表（KN）,注：分子为加载值，分母为卸载值。,表3-4 试验车辆技术参数,观测有条件
12、的情况下应进行两种测量结果的相互校对。,3.4.3试验荷载及加载试验效率,经计算分析，新余南互通主桥以横向两列车控制边梁的弯矩值。考虑到武吉高速具体情况，本次试验加载汽车选用后八轮载重车来模拟公路I级加载情况。各个控制截面试验加载控制值及试验效率见表3-2所示。各加载截面的荷载分级见表3-3所示。试验车后八轮载重车型的技术参数如表3-4，车辆横向最边缘轮子距路缘石侧距离为0.5m，在图中不予标出。各工况下加载车辆布置平面图如图3-6,图3-7和图3-7所示。,图3-6 25m跨跨中截面最大正弯矩（挠度）荷载布置图,图3-7 25m跨支点截面最大负弯矩荷载布置图,图3-8 25m跨内支点截面最大
13、剪力荷载布置图,3.5.1、加载的实施方法与控制,根据分析计算，利用荷载等效使主梁达到规定的荷载效率系数，加载工况车辆布置根据详细计算确定。在试验前进行一次预载，预载的目的在于：,预载可以使结构进入正常的工作状态，其变形 与荷载的关系趋于稳定； 通过预载可以检查全部试验仪表的工作是否正 常； 通过预载可以检查全部试验仪表的工作是否可靠； 预载可以起演示作用，通过预载发现问题，可 以在正式加载前得到解决，确保试验正常、有效进行。,所有工况均按两次分级加载、两次卸载。加载过程中密切注意结构各控制点的应变和位移，如遇异常情况应立即终止加载。,3.5.2、测试内容及方法,（1）应变测试：箱梁底跨中纵向
14、应力采用电测法测试，在每片梁底粘贴2个电阻应变片。同时在边梁侧面跨中位置沿梁的高度粘贴5个电阻应变片，以测试跨中应力沿截面高度的分布，采用电阻应变采集仪测定砼结构的静应变（应力）值。（2）挠度测试：梁底跨中挠度、两端支座支承线、墩台位移、墩顶及盖梁跨中挠度上布置沉降测点，利用百分表测量位移，测试精度为0.01mm,（3）裂缝监测：加载时，梁底派专人观测裂缝开展情况，如有裂缝开展，用裂缝放大镜量测裂缝宽度。,3.5.3、试验程序,准备工作：工程负责人率主要检测人员踏勘现 场前期试验人员进场准备（测点表面处理、贴应变计）施工方配合调派加载车辆。静载试验时：测试人员一批在桥面布载放线，另一批则将各种
15、仪器调平和读数，,测试梁的恒载（静止）挠度观测测试跨中截面布载试验墩台支座沉降测试。同时对支座工作状况，裂缝开展进行检测。做跨中截面布载试验时，荷载分两级加卸载。,3.5.4、试验规则,（1）静力加载持续时间再次加、卸载的持续时间取决于结构最大变位测点达到稳定标准所需要的时间，实际观测时，一般是取5分钟。（2）终止加载的控制条件控制测点应力值已达到或超过弹性理论按规范安全条件反算的控制应力值时；,控制测点变位（或挠度）超过规范允许值时； 由于加载使结构裂缝长度、宽度急剧增加，新 裂缝大量出现，宽度超出允许值的裂缝大量增多，对结构使用寿命造成较大的影响时； 发生其它破坏，如预应力筋崩断、混凝土压
16、碎、支座损坏、桥墩桥台偏位超过规范允许值等影响桥梁承载能力或正常使用时。为了确保安全，在第一级加载后，精密水准仪就对最大变位点、应变仪对应变最大点进行持续监视。,3.6、试验结果及分析,注：表中挠度值为跨中净挠度值，A1,A2为箱梁边腹板高度方向上的测点,B1-B7为梁底面等间距的测点。,注：表中挠度值为跨中净挠度值，A1,A2为箱梁边腹板高度方向上的测 点,B1-B7为梁底面等间距的测点。,第4章 综合评定与结论,依据大跨径混凝土桥梁的试验方法要求，根据测试结果，对各最不利工况下最大内力值和变形值进行评定：,预应力混凝土箱梁单幅共5片梁，每片梁的跨中等不利截面的底部由于粘贴了碳纤维不便于观测裂缝，主梁两侧腹板在加载前、后均无裂缝出现。 箱梁跨中截面在工况1情况下的应变测试结果表明梁底砼应变测点实测应力值在弹性范围之内，残余应力实测值与实测最大应力之比小于0.2，说明上部梁的强度满足要求；,
