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文檔簡介
1、城市橋梁檢測和管理辦法第一章 總則第一節(jié) 使用目的為加強城市橋梁的檢測工作,維護城市橋梁設施,保障城市橋梁完好和安全運行, 提高城市橋梁的檢測水平,制定本辦法。其中橋梁承載能力的鑒定則是最重要的一項工 作,本辦法通過對橋梁調查和結構檢測,必要時進行荷載試驗,鑒定橋梁的承載能力及 其使用條件。第二節(jié) 適用范圍本辦法適用于磚、石、混凝土、鋼筋混凝土及預應力混凝土橋。 本方法主要用于下列情況:1缺乏設計,施工資料的橋梁。2施工質量較差,不符合設計要求的橋梁。3橋梁竣工經過運營一段時間后發(fā)現(xiàn)較嚴重的病害,影響其承載能力。 4橋梁施工質量較好,運營情況也良好,但希望提高其允許的承載能力。 5需要通過超設
2、計標準的特殊車輛荷載的橋梁。第三節(jié) 工作內容1橋梁現(xiàn)狀調查對橋梁各部分技術狀態(tài)以及荷載歷史進行調查研究,以初步了解橋梁的承載能力。2橋梁結構檢測 通過對全橋結構進行檢測,了解橋梁的結構病害情況,評價橋梁結構當前的實際工 作狀況。3橋梁承載能力鑒定 根據(jù)橋梁調查資料,進行整理分析后編寫橋梁承載能力鑒定報告,填寫橋梁承載能 力鑒定表。當根據(jù)調查資料,尚不能確定橋梁承載力時,應進行荷載試驗。4荷載試驗對橋梁進行荷載試驗以獲取實測資料,然后,把實測資料和調查資料結合起來,分析,評定橋梁承載能力第二章 橋梁現(xiàn)狀調查和結構檢測第一節(jié) 橋梁有關技術資料的搜集除搜集書面資料外,還應向比較了解橋梁歷史和現(xiàn)狀的人
3、進行調查。搜集的重點為 下列資料中與橋梁承載能力有關的部分。1設計資料(1) 設計計算書及有關設計圖紙。(2) 修改設計計算書及有關圖紙。(3) 橋位地質鉆探資料及圖紙。2施工資料(1) 竣工圖紙及其說明書。(2) 材料試驗資料及施工記錄。(3) 地基與基礎試驗資料。(4) 竣工驗收有關資料。3維修、養(yǎng)護,加固資料(1) 歷史上通過重車的車型、載重及橋梁工作狀況資料。(2) 經常通過車輛的車型、載重及交通量。(3) 歷次橋梁調查,維修、加固等有關的資料,圖紙、照片。(4) 過去所作橋梁加載試驗資料。第二節(jié) 橋梁現(xiàn)狀調查及結構檢測1橋面檢查要點(1) 橋面縱坡。(2) 橋面平整度,磨耗及損壞情況
4、。(3) 欄桿及人行道是否完整、符合使用要求。(4) 排水設施設置是否合理,設備是否完善,工作狀況是否正常。(5) 伸縮縫寬度是否合適, 有無拉開或抵攏現(xiàn)象, 其設施是否完善能否滿足使用要求 伸縮縫的檢查最好能從橋面和橋下兩個方向進行。2拱橋檢查要點(1) 拱軸線坐標 ( 與設計值及竣工值對照 ) ,主拱圈平面偏移情況。(2) 主拱圈斷面尺寸及拱肋間橫向聯(lián)系。(3) 主拱圈風化,剝落、破損,裂縫,主筋銹蝕等情況。一般易產生裂縫的部位為主 拱圈拱頂下緣,拱腳上緣,雙曲拱沿拱波頂縱向,桁架拱及剛架拱節(jié)點附近,組合構件 的連接面等。檢查的裂縫情況應填入裂縫觀測表格,當主拱圈裂縫發(fā)展嚴重時應選擇有 代
5、表性的拱段繪制裂縫展開圖。(4) 拱上建筑出現(xiàn)的裂縫、損傷和破壞并分析其產生的原因。3梁橋檢查要點(1) 主梁的平、縱面位置,主梁的下?lián)?,預應力混凝土梁由于徐變,收縮及預應力筋 松弛造成的下?lián)?( 或上拱) 及梁長變化。(2) 主梁橫斷面尺寸及主梁的橫向聯(lián)系有無開裂,變形及其它損壞。 當缺乏斷面配筋 資料時,應使用混凝土保護層測定儀等儀器探明主筋的直徑,位置和數(shù)量。(3) 各構件混凝土的外觀質量,包括有無裂縫,麻面,蜂窩,空洞,露筋。主要受力 鋼筋銹蝕的程度。(4) 主梁裂縫分布情況,裂縫的位置、長度、縫寬等填入裂縫觀測表格。當梁體裂縫 較多時,選擇有代表性的梁繪制裂縫展開圖。(5) 組合梁的
6、結合面有無張開和錯位。(6) 梁端與墩臺的相對位置是否正確,支座附近梁體是否開裂,后張法預應力混凝土 梁的錨頭附近混凝土有無開裂破壞。(7) 支座位置是否正確,能否正常工作,有無銹蝕及損壞。4墩臺及地基基礎檢查要點(1) 墩臺的風化、水蝕、剝落、破損及裂縫情況。(2) 墩臺基礎埋置深度是否滿足洪水沖刷要求,有無過度沖刷現(xiàn)象。(3) 墩臺有無下沉,滑動、傾斜等現(xiàn)象。當懷疑墩臺仍在沉降或滑移時應設立永久觀 測標志定期進行觀測。(4) 當墩臺產生下沉、滑動,傾斜等現(xiàn)象時應采用物探、鉆孔、開挖等方法對地墓基 礎進行探查。對地基的開挖應審慎進行,并制訂必要的監(jiān)測和安全措施,避免危害原有 地基與基礎。5材
7、料強度檢查(1) 橋梁結構各主要受力部位,如主梁,主桁,主拱圈,墩臺身、墩臺帽等等,應進 行材料強度檢查。(2) 鋼材強度一般以設計,施工有關資料為依據(jù),不再檢查。無資料可查時,應通過 調查橋梁修建年代,鋼材外觀,材料來源等進行分析判定,確有必要時可在結構上截取 試件進行材料試驗。(3) 混凝土強度可用回彈儀,超聲波探傷儀等設備進行探測,必要時可在結構上鉆取 試件進行材料試驗。(4) 在結構上鉆取材料試件時應盡量選擇結構的次要部位,并采取有效措施,確保結 構安全,然后及時進行補強處理。第三章 荷載試驗及結果分析第一節(jié) 試驗計劃試驗汁劃的主要內容包括:1. 試驗目的。2準備工作。3加載方案與實施
8、。4,測點設置與觀測。5靜載試驗及分析評定。6. 動載試驗及分析評定。第二節(jié) 試驗準備工作1試驗孔 (或墩) 的選擇多孔橋結構相同跨徑相等的孔(或墩)可選擇13個具有代表性的孔(或墩)進行加載試驗,選擇時應綜合考慮以下條件;(1) 該孔(或墩)計算受力最不利。(2) 該孔(或墩)施工質量較差,缺陷較多或病害較嚴重。(3) 該孔(或墩)便于搭設腳手架及設置測點或試驗時便于加載。2搭設觀測腳手架及設置測點附屬設施(1) 搭設觀測腳手架 腳手架的設置要園地制宜,就地取材,方便觀測儀表和保證安全,不影響儀表和測 點的正常工作,不干擾測點附屬設施。當橋下凈空較大,不便設置固定腳手架時,可考 慮采用輕便活
9、動吊架,兩端用尼龍繩或細鋼絲繩固定在欄桿或人行道緣石上,整套設備 使用前應進行試載以確保安全。 活動吊架如需多次使用可做成拼裝式以便于運輸和存放。(2) 設置測點附屬設施 在安裝撓度、沉降、水平位移等測點的觀測儀表時,一般需要設置木樁,木樁架或 其他支架等測點附屬設施,設置時既應滿足儀表安裝的需要,又使其不受結構本身的變 形;位移的影響,同時應保證其穩(wěn)妥,牢固,能承受試驗時可能產生的車輛運行,人行 走動等的干擾。晴天或多云天氣下進行加載試驗時,陽光直射下的應變測點,應設置遮擋陽光的設 備,以減小溫度變化造成的觀測誤差。雨季進行加載試驗時,則應準備儀器,設備等的 防雨設施,以備不時之需。3靜載試
10、驗加載位置的放樣和卸載位置的安排 靜裁試驗前應在橋面上對加載位置進行放樣,以便于加載試驗的順利進行。如加載 程序較少,時間允許,可在每程序加載前臨時放樣。如加裁程序較多,則應預先放樣, 且用不同顏色的標志區(qū)別不同加載程序時的荷載位置。靜載試驗荷載卸載的安放位置應預先安排。卸載位置的選擇既要考慮加卸載方便, 離加載位置近一些,又要使安放的荷載不影響試驗孔 (或墩) 的受力,一般可將荷載安放 在橋臺后一定距離處。對于多孔橋,如有必要將荷載停放在橋孔上,一般應停放在距試 驗孔較遠處以不影響試驗觀測為度。4試驗人員組織及分工橋梁的荷載試驗是一項技術性較強的工作, 最好能組織專門的橋梁試驗隊伍來承擔,
11、也可由熟悉這項工作的技術人員為骨干來組織試驗隊伍。應根據(jù)每個試驗人員的特長進 行分工,每人分管的儀表數(shù)目除考慮便于進行觀測外,應盡量使每人對分管儀表進行一 次觀測所需的時間大致相同。所有參加試驗的人員應能熟練掌握所分管的儀器設備,否 則應在正式開始試驗前進行演練。為使試驗有條不紊地進行,應設試驗總指揮 1 人,其 他人員的配備可根據(jù)具體情況考慮。5其他準備工作 加載試驗的安全設施,供電照明設施,通訊聯(lián)絡設施,橋面交通管制等工作應根據(jù) 荷載試驗的需要進行準備。第三節(jié) 加載方案與實施1加載試驗項目的確定 靜載試驗一般有一兩個主要內力控制截面,此外根據(jù)橋梁具體情況可設置幾個附加內力控制截面一些主要橋
12、型的內力控制截面如下 :(1) 簡支梁橋主要:跨中最大正彎矩。附加:支點最大剪力,墩臺最大垂直力。(2) 連續(xù)梁橋主要:支點最大負彎矩,跨中最大正彎矩。 附加:支點最大剪力,墩臺最大垂直力。(3) 懸臂梁橋主要,支點最大負彎矩,錨跨跨中最大正彎矩。 附加:支點最大剪力,墩臺最大垂直力,掛梁跨中最大正彎矩。(4) 無鉸拱橋主要;跨中截面最大正彎垣,支點截面最大負彎矩。附加;拱腳最大水平推力, L 4 截面最大正彎矩和最大負彎矩。 此外,對橋梁的薄弱截面,損壞部位,比較薄弱的橋面結構等,是否設置內力控制 截面及安排加載項目可根據(jù)橋梁調查情況決定。動載試驗一般安排標準汽車車列 ( 對小跨徑橋,也可用
13、單排車 ) 在不同車速時的跑車 試驗,跑車速度一般定為10、20、40、60、80krn/ h。此外可根據(jù)橋況安排其他一些試驗 項目,如需測定橋梁承受活載水平力性能時作車輛制動試驗,為測定橋梁自振頻率作跳 車后的余振觀測,并在無荷載時進行脈動觀測。2加載時載面內力的控制(1) 控制荷載的確定 為了保證荷載試驗的效果,必須先確定試驗的控制荷載。橋梁需要鑒定承載能力的 荷載可能有以下幾種:a. 汽車和人群(標準荷載)。b. 需通行的重型車輛。分別計算以上幾種荷載對控制截面產生的最不利內力,用產生最不利內力較大的荷 裁作為靜載試驗的控制荷載。荷載試驗應盡量采用與控制荷載相同的荷載,但由于客觀條件的限
14、制,實際采用的 試驗荷載與控制荷載會有所不同,為保證試驗效果,在選擇試驗荷載大小和加載位置時 采用靜載試驗效率q,動載試驗效率d進行控制。(2) 靜載試驗效率靜載試驗效率為:SstSo)式中:Sst 試驗荷載作用下,被檢測部位的內力或變形的計算值;S標準設計荷載作用下,被檢測部位的內力或變形的計算值;按規(guī)范采用的沖擊系數(shù)。q值可采用0. 81. 05,當橋梁的調查工作比較完善而又受加載設備能力所限,(值可采用低限,當橋梁的調查工作不充分,尤其是缺乏橋梁計算資料時,q值應采用高限,總之應根據(jù)前期工作的具體情況來確定。一般情況下 q值不宜小于0. 95。荷載試驗宜選擇溫度穩(wěn)定的季節(jié)和天氣進行。當溫
15、度變化對橋梁結構內力影響較大 時,應選擇溫度內力較不利的季節(jié)進行荷載試驗, 否則應考慮用適當增大靜載試驗效率 來彌補溫度影響對結構控制截面產生的不利內力(2)動載試驗效率動載試驗的效率為:SdS式中:Sd 動載試驗荷載作用下控制截面最大計算內力值;S標準汽車荷載作用下控制截面最大計算內力值(不計入汽車荷載沖擊系d值一般采用1,動載試驗的效率不僅取決于試驗車型及車重,而且取決于實際跑車時的車間距,因此在動載試驗跑車時應注意保持試驗車輛之間的車間距,并應實際測定跑車時的車間距以作為修正動載試驗效率d的計算依據(jù)。3. 靜載加載分級與控制為了加載安全和了解結構應變和變位隨加載內力增加的變化關系,對橋梁
16、主要控制 截面內力的加載應分級進行,而且一般安排在開始的幾個加載程序中執(zhí)行。附加控制截 面一般只設置最大內力加載程序。(1)分級控制的原則a) 當加載分級較為方便時,可按最大控制截面內力均分為45級。b) 當使用載重車加載,車輛稱重有困難時也可分成3級加載。c) 當橋梁的調查和驗算工作不充分,或橋況較差,應盡量增多加載分級,如限于條 件加載分級較少時,應注意每級加載時,車輛荷載逐輛緩緩駛入預定加載位置,必要時 可在加載車輛未到達預定加荷位置前分次對控制測點進行讀數(shù)以確保試驗安全。d) 在安排加載分級時,應注意加載過程中其他截面內力亦應逐漸增加,且最大內力 不應超過控制荷載作用下的最不利內力。e
17、) 根據(jù)具體條件決定分級加載的方法,最好每級加載后卸載,也可逐級加載達最大 荷載后逐級卸載。(2) 車輛荷載加載分級的方法a) 逐漸增加加載車數(shù)量b) 先上輕車后上重車。c) 加載車位于內力影響線的不同部位。d) 加載車分次裝載重物。以上各法亦可綜合采用。(3) 加卸載的時間選擇與控制 為了減少溫度變化對試驗造成的影響,加載試驗時間以晚 10時至晨 6 時為宜,尤其是采用重物直接加載,加卸載周期比較長的情況下只能在夜間進行試驗。對于采用車輛 等加卸載迅速的試驗方式,如夜間試驗照明等有困難時亦可安排在白天進行試驗,但在 晴天或多云的天氣下進行加載試驗時每一加卸載周期所花費的時間不宜超過 20mi
18、n。(4) 加載分級的計算根據(jù)各加載分級按彈性階段計算加載各測點的理論計算變位 (或應變) ,以便對加載 試驗過程進行分析和控制。計算采用的材料彈性模量,如已作材料試驗則用實測值,否則可按規(guī)范選用。4. 加載設備的選擇 靜載試驗加載設備可根據(jù)加載要求及具體條件選用,一般有以下兩種加載方式:(1) 可行式車輛 可選用裝載重物的汽車或平板車,也可就近利用施工機械車輛。選擇裝載的重物時要考慮車箱能否容納得下,裝載是否方便。裝載的重物應置放穩(wěn)妥,以避免車輛行駛時 因搖晃而改變重物的位置。采用車輛加載優(yōu)點很多,便于調運和加載布置,加卸載迅速等。采用汽車荷載既能 作靜載試驗又能作動載試驗,這是較常采用的一
19、種方法。(2) 重物直接加載一般可按控制荷載的著地輪跡先搭設承載架,再在承載架上堆放重物或設置水箱進行加載,如加載僅為滿足控制截面內力要求,也可采取直接在橋面堆放重物或設置水箱 的方法加載。承載架的設置和加載物的堆放應安全,合理,能按要求分布加載重量,并 不使加載設備與橋梁結構共同承載而形成“卸載”現(xiàn)象。重物直接加載準備工作量大,加卸載所需周期一般較長,交通中斷時間亦較長,且 試驗時溫度變化對測點的影響較大,因此宜于安排夜間進行試驗。此外其他一些加載方式也可根據(jù)加載要求因地制宜采用。5加載物的稱重可根據(jù)不同的加載方法和具體條件選用以下方法:(1) 稱重法當采用重物直接在橋上加載時, 可將重物化
20、整為零稱重后按逐級加載要求分堆置放, 以便加載取用。當采用車輛加載時,可將車輛逐軸開上稱重臺進行稱重,如投有現(xiàn)成可供利用的稱 重臺,可自制專用稱重臺進行稱重。(2) 體積法如采用水箱加載,可通過測量水體積來換算水的重量。(3) 綜合計算法根據(jù)車輛出廠規(guī)格確定空車軸重 ( 注意考慮車輛另配件的更換和添減,汽油、水、乘 員重量的變化 ) 。再根據(jù)裝載重物的重量及其重心將其分配至各軸。裝載物最好采用規(guī)則 外形的物體整齊碼放或采用松散均勻材料在車箱內攤鋪平整。 以便準確確定其重心位置。無論采用何種確定加載物重量的方法,均應作到準確可靠,其稱重誤差最大不得超過 5 。最好能采用兩種稱重方法互相校核。第四
21、節(jié) 測點設置與觀測1測點布設(1) 主要測點的布設測點的布設不宜過多,但要保證觀測質量。有條件時, 同一測點可用不同的測試方 法進行校對,一般情況下,對主要測點的布設應能控制結構的最大應力( 應變)和最大撓度(或位移 ) 。幾種常用橋梁體系的主要測點布設如下:a.簡支梁橋跨中撓度,支點沉降,跨中截面應變。b. 連續(xù)梁橋跨巾撓度,支點沉降,跨中和支點截面應變。c. 懸臂梁橋懸臂端部撓度,支點沉降,支點截面應變。d. 拱橋跨中、 L/4 處撓度,拱頂, 3L/4 、拱腳截面應變。 撓度觀測測點一般布置在橋中軸線位置。截面抗彎應變測點應設置在截面橫橋向應 力可能分布較大的部位,沿截面上、下緣布設,橫
22、橋向測點設置一般不少于 8 處,以控 制最大應力的分布。當采用測定混凝土表面應變的方法來確定鋼筋混凝土結構中鋼筋承 受的拉力時,考慮到混凝土表面已經和可能產生的裂縫對觀測的影響,因而測點的位置 應合理進行選擇,如鑿開混凝土保護層直接在鋼筋上設置拉應力測點,則在試驗完后必 須修復保護層。(2) 其他測點的布設 根據(jù)橋梁調查和檢測工作的深度,綜合考慮結構特點和橋梁目前狀況等可適當加設 以下測點:a)撓度沿橋長或沿控制截面橋寬方向分布。b)應變沿控制截面橋寬方向分布。c)應變沿截面高分布。d)組合構件的結合面上、下緣應變。e)墩臺的沉降、水平位移與轉角,連拱橋多個墩臺的水平位移。f)剪切應變。g)其
23、他結構薄弱部位的應變。h)裂縫的監(jiān)測測點。一般應實測控制斷面的橫向應力增大系數(shù),當結構橫向聯(lián)系構件質量較差,聯(lián)接較 弱時則必須測定控制截面的橫向應力增大系數(shù)。簡支梁跨中截面橫向應力增大系數(shù)的測 定,既可采用觀測跨中沿橋寬方向應變變化的方法,也可采用觀測跨中沿橋寬方向撓度 變化的方法來進行計算或用兩種方法互校。對于剪切應變測點一般采取設置應變花的方法進行觀測。為了方便,對于梁橋的剪 應力也可在截面中性軸處主應力方向設置單一應變測點來進行觀測。梁橋的實際最大剪 應力截面應設置在支座附近而不是支座上。(3) 溫度測點的布設選擇與大多數(shù)測點較接近的部位設置 12處氣溫觀測點,此外可根據(jù)需要在橋梁主 要
24、測點部位設置一些構件表面溫度觀測點。第五節(jié) 靜載試驗及分析評定1 加載試驗(1 )預加載在正式試驗之前,一般對結構進行 23 次預荷載,通過預加載使結構進人正常工作 狀態(tài),消除結構非彈性變形,尤其是混凝土橋跨結構。若干次頂荷載后,荷載位移關系 趨于穩(wěn)定,呈較好線性。預荷載同時可以檢查全部測試設備工作是否正常,性能是否可 靠;人員是否組織完善,操作是否熟練。預荷載值不大于標準設計荷載和開裂荷載。一 般分 23 級加至標準設計荷載或更小。預荷載循環(huán)次數(shù),需根據(jù)結構彈性工作的實際情 況而定。若線性及回零很好,預載 1 2 次便可正式進入試驗。(2)加載前對各儀表進行初讀數(shù)。(3)加載 應嚴格按設計的
25、加載程序進行加載,荷載大小、截面內力大小都應由小到大逐漸增加。首先將第一級荷載的加載車輛行駛到橋上指定的加載位置,車輛關閉發(fā)動機,等待 變形穩(wěn)定后,即可讀一級荷載讀數(shù);然后進行下一級荷載加載。加載和卸載的持續(xù)時間一般以結構變形達到穩(wěn)定為原則, 如果 5min 的變位增量小于 量測儀器最小分辨值,或結構最后 5min的變位增量小于前一個5min變位增量的15%, 均認為結構變位達到相對穩(wěn)定。當最后一級荷載加載完畢, 荷載讀數(shù)完成后, 卸去橋梁上全部試驗荷載, 等待 30min, 再讀一次數(shù),作為殘余變形值。(4)儀表的測讀與記錄 儀表的測讀應準確、迅速,并進行記錄,以便于資料的整理和計算。記錄者
26、應對所 有測點量測值變化情況進行檢查,看其變化是否符合規(guī)律,尤其應著重檢查第一次加載 時量測變化情況。對工作反常的測點應檢查儀表安裝是否正確,并分析其他可能影響其 正常工作的原因,及時排除故障。對加載試驗的控制點應隨時觀測,隨時計算并將計算 結果報告試驗指揮人員,如實測值超過計算值較多,則應暫停加載,待查明原因再決定 是否繼續(xù)加載。試驗人員如發(fā)現(xiàn)其他測點的測值有較大的反常變化也應查找原因,并及 時向試驗指揮人員報告。當采用記錄紙記錄動應力、動撓度或振動時,應將被記錄的曲線調節(jié)至合適的幅度, 使其既不超過記錄紙的范圍,又有適當?shù)木取#?)加載過程的觀察 加載過程中應指定人員隨時觀察結構各部位可
27、能產生的新裂縫,注意觀察構件薄弱 部位是否有開裂、破損,組合構件的結合是否有開裂錯位,支座附近混凝土是否開裂, 橫隔板的接頭是否拉裂,結構是否產生不正常的響聲,加載時墩臺是否發(fā)生搖晃現(xiàn)象等。 如發(fā)生這些情況應報告試驗指揮人員,以便采取相應的措施。(6)裂縫觀測 加載試驗中裂縫觀測重點應放在結構承受拉力較大部位及原有裂縫較長、較寬的部 位。在這些部位應測量裂縫長度、寬度、并在混凝土表面沿裂縫走向進行描繪。加載過 程中觀測裂縫長度及寬度的變化情況,可直接在混凝土表面進行描繪記錄,也可采用專 門表格記錄。加載至最不利荷載及卸載后應對結構裂縫進行全面檢查,尤其應仔細檢查 是否產生新的裂縫,并將最后檢查
28、情況填入裂縫觀測記錄表,必要時可將裂縫發(fā)展情況 繪制在裂縫展開圖上。(7)終止加載控制條件 發(fā)生下列情況應中途終止加載:1)控制測點應力值已達到或超過用彈性理論或按規(guī)范安全條件反算的控制應力值 時;2)控制測點變位 ( 或撓度 ) 超過規(guī)范允許值時;3)由于加載,使結構裂縫的長度、寬度急劇增加,新裂縫大量出現(xiàn),縫寬超過允 許值的裂縫大量增多,對結構使用壽命造成較大的影響時;4)拱橋加載時沿跨長方向的實測撓度曲線分布規(guī)律與計算值相差過大或實測撓度 超過計算值過多時;5)發(fā)生其他損壞,影響橋梁承載能力或正常使用時。2結果分析及評定(1)試驗原始資料的內容1 )試驗橋梁調查結果;2)試驗方案及編制說
29、明;3)各測試項目的讀數(shù)記錄及結構裂縫分布圖;4)橋梁結構材料的力學性能試驗結果;5)荷載試驗過程中出現(xiàn)的各種異常情況的記錄、照片等。(2)試驗資料的修正1)測值修正根據(jù)各類儀表的標定結果進行測試數(shù)據(jù)的修正,如機械式儀表的校正系數(shù)、電測儀 表的率定系數(shù)、靈敏系數(shù),電阻應變觀測的導線電阻影響等。當這類因素對測值的影響 小于1 %時可不予修正。2)溫度影響修正由于溫度影響修正比較困難,一般不進行這項工作,而采取縮短加載時間、選擇溫 度穩(wěn)定性好的時間進行試驗等辦法,以盡量減小溫度對測試精度的影響。3)支點沉降影響的修正當支點沉降量較大時,應修正其對撓度值的影響,修正量C可按下式計算(見圖3-5-1)
30、:C J-a Xb(3-5-1 )式中:C 測點的支點沉降影響修正量;l A支點到B支點的距離;X 撓度測點到A支點的距離;a A支點沉降量;b B支點沉降量。圖3-5-1 支點沉陷修正(3)各測點變位(撓度、位移、沉降)與應變的計算根據(jù)量測數(shù)據(jù)作下列計算:總變位(或總應變)St S, Si彈性變位(或彈性應變)Se S1 Su殘余變位(或殘余應變)Sp St Se Su Si式中:Si 加載前測值;S1 加載達到穩(wěn)定時測值;Su 卸載后達到穩(wěn)定時測值(4)主要測點的校驗系數(shù)及相對殘余變形的計算對加載試驗的主要測點(即控制測點或加載試驗頻率最大部位測點)進行如下計算:SeSs1)校驗系數(shù)(3-
31、5-2)式中:Se 試驗荷載作用下量測的彈性變位(或應變)值;Ss 試驗荷載作用下的理論計算變位(或應變)值。Se與Ss的比較可用實測的橫截面平均值與計算值比較,也可考慮荷載橫向不均勻分 布而選用實測最大值與考慮橫向增大系數(shù)的計算值進行比較。橫向增大系數(shù)最好采用實 測值,如無實測值也可采用理論計算值。2)相對殘余變位(或應變)相對殘余變位(或應變)按下式計算:SpSp 100%( 3-5-3)p St式中:Sp 相對殘余變位(或應變),Sp,St意義同前。(5)主要測點彈性變位(或應變)與相應的理論計算值的關系。列出各加載程序時主要測點實測彈性變位 (或應變)與相應的理論計算值的對照表, 并繪
32、出其關系曲線圖。(6)裂縫發(fā)展狀況當裂縫數(shù)量較少時,可根據(jù)試驗前后觀測情況及裂縫觀測表對裂縫狀況進行描述; 當裂縫發(fā)展較多時,應選擇結構有代表性部位描繪裂縫展開圖,圖上應注明各加載程序 裂縫長度和寬度的發(fā)展。除以上資料的整理外,還可根據(jù)需要整理各加載程序控制截面 應變(或撓度)分布圖、沿橋縱向撓度分布圖等。(7)靜力試驗結果的分析與評定經過荷載試驗的橋梁,應根據(jù)整理的試驗資料,分析結構的工作狀況,進一步評定 橋梁承載能力。結構性能評定根據(jù)如下:一是按結構完工時實際結構尺寸、材料特性和 靜力邊界條件得到的理論計算值,二是規(guī)范規(guī)定的撓度、強度和裂縫的容許值。在進行評定時,應選擇實測最大撓度和荷載效
33、率最大的控制截面實測應力。質量合格的混凝土橋梁結構,應滿足下述幾方面要求:1) 結構實測最大應力、撓度及裂縫寬度不超過設計標準的容許值。2)校驗系數(shù)是評定結構工作狀況、確定橋梁承載能力的一個重要指標。不同結構 型式的橋梁其 值常不相同。橋梁校驗系數(shù)常值見表 3-5-1。一般要求 值不大于1,值越小結構的安全儲備越大。值過大或過小都應該從多方面分析原因,如 值過大可能說明組成結構的材料強度較低,結構各部分聯(lián)結性較差、 剛度較低等;值過小可能說明材料的實際強度及彈性模量較高,梁橋的混凝土橋面鋪裝及人行道等與梁共同受力,拱橋拱上建筑與拱圈共同作用,支座摩阻力對結構受力的 有利影響,計算理論或簡化的計
34、算因式偏于安全等。試驗時加載的稱量誤差,儀表的觀 測誤差等也對 值有一定影響。橋梁結構校驗系數(shù)表3-5-1類別項目校驗系數(shù)鋼橋應力撓度預應力混凝土橋混凝土應力鋼筋應力撓度鋼筋混凝土橋混凝土應力鋼筋應力撓度3)實測值與理論值的關系曲線由于理論的變位(或應變)一般系按線性關系計算。所以如測點實測彈性變位(或應變) 與理論計算值成正比,其關系曲線接近于直線,說明結構處于良好的彈性工作狀況。4)相對殘余變位(或應變)測點在控制加載程序時的相對殘余變位(或應變)Sp / St應不大于?。ㄓ?.2 )。殘余 變形(特別是殘余撓度)是新建或運營橋跨結構的重要指標。印是針對新結構施加標淮設計荷載時的控制條件,
35、試驗荷載大于標準設計荷載時,a!值應按比例擴大;當逐級遞增地循環(huán)加載時,a!值應擴大30%。正常運營橋梁,應無殘余撓度,突然出現(xiàn)殘余撓度, 說明該橋受到嚴重損傷或截面某處進入彈塑性Sp/St越小說明結構越接近彈性工作狀況。一般要求Sp/St值應小于20% ;當Sp/St大于20%時,應查明原因,如確系橋梁強 度不足,應在評定時,酌情降低橋梁的承載能力。5) 裂縫是評定混凝土及預應力混凝土橋跨結構承載力及耐久性的主要指標之一, 主 要是評定受力裂縫的出現(xiàn)和擴展狀態(tài)。預應力橋跨結構在標準設計荷載下,一般不出現(xiàn)裂縫,或按預應力程度的不同,按 相應規(guī)范查取,普通鋼筋混凝土橋,標準設計荷載下,最大裂縫寬
36、度一般不大于0.2mm。其他非受力裂縫如施工、收縮和溫度裂縫受載后亦不應超過容許值。結構出現(xiàn)第一條受力裂縫的試驗荷載值應大于理論計算初裂縫荷載的 90。6) 地基與基礎當試驗荷載作用下墩臺沉降、水平位移及傾角較小,符合上部結構檢算要求,卸載 后變位基本回復時,認為地基與基礎在檢算荷載作用下能正常工作。當試驗荷載作用下墩臺沉降、水平位移、傾角較大或不穩(wěn)定,卸載后變位不能回復 時,應進一步對地基、基礎進行探查、檢算,必要時應對地基基礎進行加固處理。靜力荷載試驗結果不滿足上述任何一項條件,則認為橋梁結構不符合要求,必須查 明原因,并采取適當?shù)拇胧?( 如降低通行載重力或進行必要的加固等,必要時按規(guī)定
37、進行 定期檢驗和長期觀測 ) 。第六節(jié) 動載試驗及分析評定1加載試驗(1)跑車動載試驗一般安排標準汽車車列 ( 對小跨徑橋也可用單排車 ) 在不同車速時的跑車試 驗,跑車速度一般定為 10、20、40、 60、80(km/h) 。當車在橋上時為車橋聯(lián)合振動,當 車跨出橋后為自由衰減振動,應測量不同行駛速度下控制斷面 ( 一般取跨中或中支點處 ) 的動應變和動撓度,記錄時間一般不少于或以波形衰減完為止。測試時需記錄軌重、車 速,并在時程曲線上標出首車進橋和尾車出橋的對應時間。動載測試一般應試驗三組, 在臨界速度可增跑幾趟,全面記錄動應變和動位移。(2)跳車在預定激振位置設置一塊15cm高直角三角
38、木,斜邊朝向汽車。一輛滿載重車以不同 速度行駛,后輪越過三角木由直角邊落下后,立即停車。此時橋跨結構的振動是帶有一 輛滿載重車附加質量的衰減振動。在數(shù)據(jù)處理時,附加質量的影響應給以修正。跳車的 動力效應與車速和三角木放置的位置有關。隨車速的增加,橋跨結構的動位移、動應力 會增加,從而沖擊系數(shù)也會加大,跳車記錄時間與跑車相同。(3)剎車剎車試驗是測定車輛在橋上緊急制動時所產生的響應,用以測定橋梁承受活載水平 力性能。剎車試驗是以行進車輛突然停止作為激振源,可以不同車速停在預定位置。剎 車可以順橋向和橫橋向。一般橫橋向由于橋面較窄,難以加速到預定車速。殺y車試驗數(shù) 據(jù)同樣需要進行附加質量影響的修正
39、。由剎車的位移時程曲線可讀取自振特性和阻尼特 性數(shù)據(jù)。不過此時是有車的質量參與衰減振動,阻尼也非單純橋跨結構的阻尼。剎車記 錄項目與跑車相同,對記錄的信號(包括振幅、應變或撓度等)進行頻譜分析,可以得到 相應的強迫振動頻率等一系列參數(shù)。(4)脈動試驗當橋跨結構無車輛通過時,橋跨結構處于環(huán)境激振之下,做振幅微小的振動。脈動 測試需記錄脈動位移或加速度,將記錄的信號在高精度的信號分析儀上進行頻譜分析, 使得到頻譜圖;將頻譜分析的數(shù)據(jù)再結合跑車、跳車、剎車等的測試數(shù)據(jù),綜合分析便 可得到精確而真實的橋跨結構自振特性數(shù)據(jù)。 脈動測試要求高靈敏度的傳感器和放大器, 同時要具備質量較高的信號分析設備及其相
40、應軟件。脈動法記錄時間不宜少于2h,大跨徑橋梁測試斷面多,對其可分斷面記錄,但每次應保證有一個參考點不動。為了盡可能測出高階頻率,應當預先估算結構振型,以便在結構的敏感點布置拾振 器。為了進行動力分析或風、地震響應分析,對不同橋型,測量自振頻率的階數(shù)可以不 同:懸索橋、斜拉橋不少于15階;連續(xù)梁、剛構、拱橋和簡支梁均不少于 9階。2 結果分析及評定(1)活載沖擊系數(shù)(即動力系數(shù))活載沖擊系數(shù)(不同速度下)可根據(jù)記錄的動應變或動撓度,進行分析整理而得,可 按下式計算。maxSmea n(3-6-1 )式中:Smax 動載作用下該測點最大應變(或撓度)值,即最大波峰值;Smean 相應的靜載作用下
41、該測點最大應變(或撓度)值(可取本次波形的振幅中心軌 跡線的頂點值),Smean2(SmaxSmin)。其中Smin為與Smean相應的最小應變(或撓度)值(即同周期的波谷值)。不同部位的沖擊系數(shù)是不同的。一般情況是:梁橋給出跨中和支點部位的沖擊系數(shù)。(2)強迫振動(不同車速引起)的頻率、振幅、加速度根據(jù)各工況的振動曲線,按下式分析,即可算得橋梁的振動頻率(3-6-2)f 口 t S式中:I兩時間符號間的距離,mmt 時間符號的時間間隔,s ;N 波形數(shù);S N個波的長度,mm如果所分析的曲線段是汽車在橋上時的記錄,則所得振動頻率為橋梁結構強迫振動 頻率;如果分析的曲線段是汽車出橋后記錄的,則
42、所得頻率為橋梁自振頻率在分析每一測點在動荷載通過時的最大振幅值時,一般是先求得最大振幅處的振動 頻率,再根據(jù)此頻率找出系統(tǒng)標定時儀器系統(tǒng)標定靈敏度,即放大倍數(shù),則測點最大振 幅值H,可由下式求出:A H( 3-6-3)S式中:A 實測波形最大峰值,mmS測振系統(tǒng)標定靈敏度。振動加速度a是橋梁動力特性中一個很重要的指標,它表示車輛運行的安全程度和 司機、旅客的舒適度,可用測振儀直接測得,也可根據(jù)實測的強迫振動頻率和振幅,由 下式計算得出:a 4 2f2A(3-6-4)式中:f 強迫振動頻率,次/s ;A 振幅,cm。振動加速度應區(qū)分部位,給出最大加速度對應的臨界速度。(3)系數(shù)與曲線1)活載沖擊系數(shù)與車速的關系曲線根據(jù)不同車速的活載沖擊系數(shù)繪制活載沖擊系數(shù)與車速的關系曲線數(shù)最大值(應區(qū)分橋跨不同部位)。2 )動力系數(shù)與受迫振動頻率的關系曲線。3 )車速與受迫振動頻率的關系曲線。4 )卸載后(車輛出橋后)的結構自振頻率。(4)振型曲線將橋跨結構分為若干區(qū)段,在區(qū)段的中間或區(qū)段的分界處設
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