二環(huán)西路簡支空心板荷載試驗方案定稿

1、湖州市二環(huán)西路2號橋荷載試驗方案湖州正通交通工程試驗檢測有限公司長 安 大 學2011年5月目 錄一、荷載試驗依據、目的及內容11.1工程概況11.2試驗依據、試驗目的21.3試驗內容及方法2二、荷載試驗準備工作52.1靜載試驗測點的布設52.2動載試驗測點的布設62.3加載位置的放樣及停車場地安排62.4有關數(shù)據的準備62.5試驗保障與協(xié)調6三、荷載試驗實施流程73.1 試驗荷載的確定原則73.2理論計算73.3加載工況83.4靜載試驗效率83.5分級加載控制93.6動載試驗理論計算103.7人員安排103.8 各工況工作流程113.9 試驗時間安排123.10試驗注意事項12四、主要儀器設

2、備及耗材154.1 主要儀器設備154.2其他設備及耗材16五、項目參加人員表17六、緊急情況處理預案186.1總則186.2組織體系及相關機構職責18七、荷載試驗用表21八、主要業(yè)績表25附圖：27一、荷載試驗依據、目的及內容1.1工程概況湖州市二環(huán)西路2號橋位于湖州城區(qū)二環(huán)路與104國道交匯地段。該橋為標準跨徑16+25+25+16m的預應力混凝土簡支空心板，橋面連續(xù)構造。橋梁位于道路彎道上，邊板翼緣連續(xù)變化，彎橋正做。橋臺處橋面總寬7.00m+12.25m即0.25m（護欄）+2.75m（人行道）+5.5m（行車道）+1.50m（硬路肩）+0.5m（護欄）+0.5m（路肩）+11.25m

3、（行車道）+0.5m（路肩）+0.5m（護欄）。設1.5%單向橫坡.。空心板分為中板和邊板兩種類型，其中16m空心板中板寬1.00m,邊板寬（包括翼緣）159.6212.1m,板高0.80 m；25m空心板中板寬1.00m,邊板寬（包括翼緣）180.2211.5m,板高1.15 m。上部結構預制空心板及鉸縫均采用C40混凝土，橋面鋪裝采用10cm厚的瀝青混凝土，防撞護欄采用C30混凝土。下部結構橋墩均采用柱式墩、樁基礎。橋梁原設計荷載為汽-20級，掛-100，人群-3.5kN/m2。目前，二環(huán)路計劃進行改擴建，本橋梁擬老橋利用，改擴建后橋梁須達到現(xiàn)有公路規(guī)范公路級。為對橋梁加固改造前的狀況有一

4、確切了解，為后期的加固改造提供可靠依據，計劃對本橋進行荷載試驗。湖州市二環(huán)西路2號橋圖1.1 二環(huán)西路2號橋立面布置圖圖1.2 二環(huán)西路2號橋平面布置圖1.2試驗依據、試驗目的試驗依據：1 中華人民共和國行業(yè)標準公路工程技術標準JTJ 001-972 中華人民共和國行業(yè)標準公路工程質量檢驗評定標準JTG F80/1-20043 中華人民共和國交通部部標準公路橋涵設計通用規(guī)范JTJ 021-894 中華人民共和國交通部部標準公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范JTJ 023-855 大跨徑混凝土橋梁的試驗方法19826 湖州市二環(huán)西路2號橋施工圖變更設計2009 試驗目的：1 檢驗結構主要構

5、件在設計荷載作用下的工作狀態(tài)及承載能力。2 通過動力試驗了解橋梁結構的固有振動特性及其動力性能，確定其使用條件。3 通過荷載試驗確定橋梁目前狀況，為下一步的加固改造提供依據。1.3試驗內容及方法1.3.1調查橋梁結構的現(xiàn)有狀況在試驗前對橋梁結構的現(xiàn)有狀況進行調查，可全面地了解結構初始狀態(tài)，以便于編制切實可行的試驗方案，同時達到合理評價試驗測試結果、正確解釋試驗現(xiàn)象的目的。主要內容包括：（1）線形測量，主要是標高測量；（2）結構各部件幾何尺寸和主要構件的細部尺寸；（3）結構表面損缺情況以及構件變形情況。1.3.2橋梁荷載試驗（一）靜載試驗1、空心板正應力及其各板正應力沿橫向的分布規(guī)律測試試驗荷載

6、作用下應變沿橋寬的分布情況。由靜態(tài)應變測試儀DH3815N采集信息，通過電腦自動記錄。為排除測試過程中大氣溫度變化帶來的影響，采用擱置在測點附近事先貼好應變計的混凝土塊件，實現(xiàn)溫度補償。2、空心板豎向撓度及其各板撓度沿橫向橫向的分布規(guī)律（二）動載試驗1、動載試驗項目（1）無障礙行車試驗動載是以給定的不同車速，勻速通過橋跨結構，測定橋跨結構在運行車輛荷載作用下的動載反應。工況：無障礙行車，汽車以20km/h勻速通過；工況：無障礙行車，汽車以30km/h勻速通過；工況：無障礙行車，汽車以40km/h勻速通過；工況：無障礙行車，汽車以50km/h勻速通過。（2）有障礙行車試驗在無障礙行車測量效果不理

7、想的時候，采用有障礙行車試驗作為備選方案。有障礙行車試驗方案如下：在橋跨結構的L/2截面處橋面上設置高度分別為5cm和7.5cm的障礙物，模擬橋面鋪裝局部損傷狀態(tài)，用一輛載重汽車(重350kN)，以不同的速度通過橋跨結構，測定橋跨結構在橋面不良狀態(tài)時運行車輛荷載作用下的動載反應。工況：有障礙行車，汽車以5km/h勻速通過；工況：有障礙行車，汽車以10km/h勻速通過；工況：有障礙行車，汽車以20km/h勻速通過；工況：有障礙行車，汽車以30km/h勻速通過。2、動載試驗測試內容及處理方法（1）動力特性測試采用重車激振余振法進行自振測試，利用DH610高精度超低頻加速度傳感器作拾振器，在頻域和時

8、域中進行譜分析和時程分析。自振特性測試擬采用重車激振余振法進行自振測試，由加速度傳感器作拾振器，通過數(shù)據線傳送到電腦中儲存，在程序界面窗口即時顯示，然后進行信號回放處理，在頻域和時域中進行譜分析和時程分析，測試實施中采用DH610高精度超低頻加速度傳感器進行測量，用D-P低頻加速度傳感器作校核。 頻率分析對回放信號進行譜分析，根據自相關譜、互相關譜、各點相位及相干系數(shù)確定各階頻率。阻尼分析結構阻尼系數(shù)可用阻尼比表示為： 其中：表示第n次振動時的振幅。試驗中采用頻譜圖中的半功率譜帶寬來計算阻尼比： 其中：fn表示第n階頻率，表示第n階半功率帶寬頻率。振型分析主要采用信號回放在頻域和時域中尋找相位

9、差、幅值比和相干系數(shù)來確定各測點的幅值大小和相位從而得到結構的振型。（2）動應變測試主梁動應變測試位置選擇在橋梁跨中截面，試驗中由動態(tài)數(shù)據采集儀器（DH5922）配便攜計算機測試測點變位在時域中的變化，并根據應力影響線和動應變時程曲線波動來計算應變動態(tài)效應增大系數(shù)。式中：dmax:最大應變值； smax:應變平均值。二、荷載試驗準備工作2.1靜載試驗測點的布設1、應變測點的布設橋梁應變測試斷面見附圖1，即S1S2，共兩個斷面，即距支座中心約6.65m處（約L/4處）、斷面跨中（L/2）斷面，應變測點布置在各空心板底面，詳見附圖一。主要荷載試驗工況分別測試中載工況及偏載工況，進而分析空心板的橫向

10、連接強度。2、撓度測點的布設該橋空心板撓度測試斷面布置在S1、S2斷面，即L/4斷面和跨中斷面，在空心板頂面、布設撓度測點用精密水準儀測量橋梁在荷載作用下的變形。2.2動載試驗測點的布設橋梁動應變測點布置在中跨跨中截面處。測點布置參見附圖1。在橋跨中位置底板設置應變片測試空心板的動應變，同時把拾振器安放在空中空心板頂面，詳見附圖1。2.3加載位置的放樣及停車場地安排所有加載車統(tǒng)一編號，并將號碼貼于風擋玻璃上，以便統(tǒng)一調度。在兩側行車道護欄上用顯著標志標明加載位置，各個工況下，橋面上的加載車輛位置均以標志定位。在大橋兩岸的加載車停放場地規(guī)劃停車位置。2.4有關數(shù)據的準備完成有關計算，準備好荷載試

11、驗需要的相關數(shù)據，以便試驗人員正確掌握有關參數(shù)，保證試驗順利進行。2.5試驗保障與協(xié)調為了保證試驗的各項工作能夠順利進行，各參加單位要進行協(xié)調聯(lián)系，對荷載試驗承擔單位提出的協(xié)調要求積極給予配合。1、業(yè)主負責提供試驗期間的天氣預報；負責聯(lián)系加載車輛；2、業(yè)主負責安排大橋兩橋頭的加載車輛停車、調度場地，協(xié)助指揮加載車輛；3、業(yè)主負責提供橋梁設計、竣工資料，配合試驗單位進行結構實際狀況的調查；4、施工單位協(xié)助進行幾何測量等測試項目；5、試驗過程中多處需要使用電源，同時有可能進行夜間操作，橋面已有電源需要全部打開；6、業(yè)主和施工單位負責維護現(xiàn)場秩序，確保已安裝好的測試儀器的安全。對于試驗過程中出現(xiàn)的臨

12、時情況和要求，各個參加單位應全力配合，通力合作，保證試驗不因此而中斷或出現(xiàn)失誤。三、荷載試驗實施流程3.1 試驗荷載的確定原則靜力試驗荷載采用載重汽車進行等效加載。就某一檢驗項目而言，根據大跨徑混凝土橋梁的試驗方法中的規(guī)定，橋梁荷載試驗一般采用基本荷載，其中靜力試驗荷載的效率系數(shù)取值范圍為1.050.8。在實際加載過程中，為了減少試驗時間及簡化工況的目的，在保證主要檢驗項目荷載系數(shù)滿足要求的前提下，可適當減小某些項目的荷載效率系數(shù)。3.2理論計算為準確進行荷載試驗，試驗前先進行理論計算。本橋采用MIDAS 2006程序進行了結構靜力計算、活載效應計算及相應的加載效率的計算。MIDAS2006程

13、序結構計算簡圖見圖3.1：圖3.1 湖州市二環(huán)西路2號橋計算模型試驗共需加載車3輛，加載車輛總重為30噸，軸重分配為12T,12T,6T。加載車輛需逐一稱重、編號，單車總重誤差不得超過±1噸。圖3.2 加載車加載、軸重車型圖(30噸) (尺寸單位：cm) 3.3加載工況湖州市二環(huán)西路2號橋建各工況的加載車詳細位置與試驗內容對應，共分為四種工況，其一是試驗跨跨中處（S2斷面）最不利正彎矩布載（中載）；其二是試驗跨跨中處（S2斷面）最不利正彎矩布載（偏載）；其三是按距墩支點6.65m處L/4截面（S1斷面）最不利正彎矩布載（中載）；其四是按墩支點6.65m處L/4截面（S1斷面）最不利正

14、彎矩布載（偏載）；具體工況為：（1) 工況一：S2斷面最不利正彎矩布載（中載），3車；（2) 工況二：S2斷面最不利正彎矩布載（偏載），3車；（3) 工況三：S1斷面最不利正彎矩和撓度布載（中載），3車；（4) 工況四：S1斷面最不利正彎矩和撓度布載（偏載），3車；3.4靜載試驗效率靜載試驗各工況最終加載效率見表3-1、3-2： 靜載試驗各工況加載效率 表3-1 工況名稱實際汽車加載內力kN·m(kN)理 論荷載內力kN·m(kN)荷載效率工況一、二S1斷面最不利正彎矩布載384.7495.40.78工況三、四S2斷面最不利正彎矩布載311.2360.10.86附注：表中的

15、內力值為最不利單板的內力值。 撓度加載效率 表3-2名稱6.496.431.01工況三4.194.800.873.5分級加載控制在正式加載前進行了分級加載，即進行各個工況時以50%左右的實試驗荷載預壓，再以80%左右的試驗預壓，發(fā)現(xiàn)左右讀數(shù)正常，一切反映良好，在將試驗荷載加載至100%，分級加載內力效率見表3-3，分級加載撓度效率見表3-4。分級加載內力加載效率 表3-3工況名稱分級加載車輛數(shù)內力加載效率分級加載內力（KNm）設計荷載內力（KNm）工況一、二1117.6495.40.24 2265.1495.40.54 3384.7495.40.78 工況三、四191.14360.10.25

16、2218.3360.10.61 3311.2360.10.86 分級加載撓度加載效率 表3-4工況名稱分級加載車輛數(shù)撓度加載效率分級加載計算撓度（mm）設計荷載撓度（mm）工況一、二12.076.430.32 24.396.430.68 36.496.431.01 工況三、四11.324.800.28 22.854.800.59 34.194.800.87 附注：表中的內力值為最不利單板的內力值。3.6動載試驗理論計算 本橋動載試驗理論計算，采用MIDAS 2006程序進行計算。本橋豎向一階振型見圖3.4所示，頻率3.875Hz。圖3.4豎向一階振型圖3.7人員安排荷載試驗觀測項目多，涉及設備

17、儀器廣，工作面大。為保證試驗有條不紊地進行，特成立以下8個職能小組。具體見下表。序號工作組人數(shù)工作內容負責人備注1領導小組2全橋試驗的指揮、協(xié)調工作甲方負責人2車輛調度組2所有加載車的編號、就位及卸載的指揮、協(xié)調1人長安1，車隊13應變組2主梁應變的數(shù)據采集及處理1人4控制組2控制計算1人5溫度組2各溫度測點的溫度采集1人6貼片組3布設測點傳感器等1人7動測組3動測部分1人3.8 各工況工作流程各工況的工作流程如下：1、橋梁空載，根據總指揮的指令，幾何測量組讀取橋梁在空載下的初始讀數(shù)，加載車輛在停車場待命。2、幾何測量組讀取完初始數(shù)據后，向負責人匯報。然后總指揮向車輛調度組下指令，加載車輛逐批

18、進場（逐級加載），相繼進入指定位置。3、加載車輛全部到位后，向總指揮報告。負責人下達指令，測量小組開始測量。4、各個測量小組完成本工況各自的測量任務后，向負責人報告。5、根據各個小組匯報的測量結果，負責人斷試驗是否正常。如果測量結果有異樣，則命令相應的小組重新測量。如果一切正常，則命令加載車輛撤離。本工況結束。6、為了減小溫度變化的影響，靜載試驗應選擇在氣溫變化不大的時間間隔內完成。本橋靜載試驗時間為晚上10時至晨6時。7、為了控制加卸載穩(wěn)定時間，應選擇一個控制測點，在每級加載（或卸載）后立即測度一次，計算其加載前（或卸載前）測度值之差值Sg，然后每隔2min測度一次，計算2min前后讀數(shù)的差

19、值S，并按下式計算相對讀數(shù)差值m：當m值小于1%或小于量測儀器的最小分辨值時即認為結構基本穩(wěn)定，可進行各觀測點讀書，但當進行主要控制截面最大內力加載程序時荷載在橋上穩(wěn)定時間應不小于5min。各工況工作流程圖如下：3.9 試驗時間安排3.10試驗注意事項3.10.1各試驗單位注意事項1 參與試驗的全體人員要有高度責任感，在試驗中認真負責，保證試驗的順利實施，保證試驗數(shù)據的準確性。2 試驗的各項工作均要聽從總指揮的指令，令行禁止，以保證試驗各個步驟的協(xié)調、有序、統(tǒng)一。3 車輛調度組向加載車司機申明：嚴禁在橋上掉頭，嚴禁刮擦兩側護欄。4 在試驗中要注意安全，不得擅自行事。尤其是塔頂測量人員更要注意，

20、以避免不必要的事故。5 全體人員要注意保護橋梁結構及附屬設施，不得隨意破壞、挪位。6 試驗結束后，認真清理試驗現(xiàn)場，打掃垃圾。3.10.2加載單位注意事項1 車況必須良好，進入試驗場地前車輛應進行全面檢查，試驗過程不能因為車況原因而中斷；2 應有相應的預備車輛，預備車輛需在半小時內頂替有故障的車輛，故障車輛必及時移走，即需有拖車保障；3 車隊經理應參加試驗領導小組工作會議，車隊隊長（2人以上）應參加車輛調度工作；4 車隊領導應熟悉試驗加載的全過程；5 駕駛員應進行試驗前的培訓，駕駛員必須清楚何種工礦車輛所在位置，如何進橋，如何出橋等；6 車輛應根據要求進行編號；7 試驗車輛在指定時間準時進入指

21、定的停車場地，并及時調整車頭方向；8 加載單位應根據試驗單位提供的加載平面圖提出車輛停放方案及車輛行駛路線方案；9 車輛在橋上不能調頭，不能碰撞橋面構筑物；10 嚴禁車輛漏油，并有相應的防漏油措施；11 加載車只能兩輛同時并行，橋上車速小于25公里/小時，車間距不小于20米；12 車輛在橋頭停車時應留出一條行車道；13 夜間連續(xù)作業(yè)，應注意安全，注意勞保。3.10.3試驗過程中其他構造的觀測試驗過程中其他構造的觀測要點：a、橋面觀測1 在加載過程中，觀測最大正撓度處的橋面有無開裂，并派人持裂縫觀測儀觀測；2 加載車過橋時，觀察橋面鋪裝有無明顯碾壓輪跡。b、伸縮縫觀測1 在加載過程中，觀測伸縮縫

22、的伸縮性能是否有效；2 觀測伸縮縫是否有阻塞、變形、開裂現(xiàn)象；3 采用鋼尺測量伸縮縫的伸縮量。c、附屬設施1 在加載過程中，觀測護欄有無異常變形、彎曲情況，連接件連接是否可靠；2 在加載過程中，觀察檢修道有無異常變形情況。進行以上觀測時作好記錄，如有異常情況及時匯報。四、主要儀器設備及耗材4.1 主要儀器設備序號儀器設備名稱測試精度型號規(guī)格產地用途1靜態(tài)應變測試儀DH3815N中國靜態(tài)應變數(shù)據采集2接線箱DH3815N中國靜態(tài)應變數(shù)據采集3機電百分表ME-3080中國撓度測量4精密水準儀0.1mmNI002德國幾何測量5DH5922中國動力測試6動態(tài)電阻應變儀±1DY-21中國動態(tài)應

23、變測試7高精度超低頻加速度傳感器0.01HzDH610中國振型特征測試8混凝土應變計0.01HzJMZX-215中國混凝土應變9裂縫寬度觀測儀0.01mmSWLW101中國裂縫觀測4.2其他設備及耗材1、 膠基應變片100片2、 動測系統(tǒng)（共1套,含8個傳感器）傳感器導線80米6條、20米6條3、 50米屏蔽線100條4、 砂輪機2臺5、 502膠水15瓶，環(huán)氧5瓶，密封膠12捅6、 50米皮尺1個、20米皮尺1個、5米鋼尺2個、2米鋼尺4個7、 發(fā)電機1臺8、 電源電纜2卷，100W燈泡2只，插座插頭2套10、精密水準儀一臺11、3米梯子1套12、應急燈3只，手電3只13、交通車輛五、項目參

24、加人員表六、緊急情況處理預案6.1總則編制目的橋梁荷載試驗屬于無損檢測，就整個試驗過程而言，不能對橋梁結構造成損傷；同時試驗參加人員設備較多，也必須保證試驗人員設備的安全，確保整個試驗安全有效的完成。為規(guī)范橋梁荷載試驗緊急情況的應急管理和應急響應程序，及時有效地處治，最大程度地減少財產損失、人員傷亡，制訂本預案。6.1.2編制依據依據中華人民共和國安全生產法、國家突發(fā)公共事件總體應急預案和國務院關于進一步加強安全生產工作的決定等法律法規(guī)及有關規(guī)定，制定本預案。6.1.3適用范圍本預案適用于荷載試驗過程中由于各種原因產生人員傷亡、機械設備損毀或對橋梁結構產生損害。級：人員重傷或死亡；由于各種原因

25、產機械設備損毀或對橋梁結構產生較大損害，造成經濟損失10萬元以上。級：人員輕傷；由于各種原因產機械設備損毀或對橋梁結構產生損害，造成經濟損失10萬元以下；試驗過程出現(xiàn)明顯異常。試驗過程中的異?，F(xiàn)象包括以下內容：荷載試驗撓度或應變數(shù)據超出理論計算值0.5倍以上；結構大量產生新裂縫或者原有裂縫寬度、長度迅速增加；試驗過程中結構產生異常聲響；其他異常情況。6.2組織體系及相關機構職責橋梁荷載試驗難度大，且不是孤立的施工技術問題，它涉及業(yè)主、設計、施工、加載車輛及其它參與荷載試驗配合工作的單位。為做好本項工作，建議在組織形式上分兩個層次開展工作，即設立荷載試驗領導小組與荷載試驗工作小組。重大問題由領導

26、小組討論決定，具體工作由荷載試驗工作小組實施。其組織機構人員建議安排如下：1、荷載試驗領導小組：組 長：業(yè)主負責人副組長：荷載試驗實施單位、設計、施工、加載車輛提供單位及其它配合工作參與單位負責人。成 員：業(yè)主、荷載試驗實施單位、設計、施工、加載車輛提供單位及其它參與荷載試驗配合工作單位的技術負責人。2、荷載試驗工作小組組 長：荷載試驗實施方負責人 副組長：業(yè)主、設計、施工、加載車輛提供單位及其它參與荷載試驗配合工作的單位負責人。成 員：荷載實施單位全體人員、業(yè)主、設計、施工、加載車輛提供單位及其它參與荷載試驗配合工作的單位參加荷載試驗現(xiàn)場工作的人員。6.3應急響應分級響應級應急響應行動由荷載

27、試驗領導小組組織實施，主要工作包括現(xiàn)場應急救援協(xié)調工作；防止次生、衍生和耦合事故（事件）發(fā)生，果斷控制或切斷事故災害鏈；提交事故報告并根據事故的嚴重性決定上報等級。級應急響應行動由荷載試驗工作小組組織實施，主要工作包括現(xiàn)場應急救援協(xié)；決定是否中止試驗；召開會議，分析異?，F(xiàn)象產生的原因。6.3.2指揮協(xié)調進入級響應后，由荷載試驗領導小組進行協(xié)調指揮。進入級響應后，由荷載試驗工作小組進行協(xié)調指揮6.4 后期處置按照相關要求，荷載試驗單位負責本單位人員、儀器設備的安全及橋梁結構的安全，同時承擔由于荷載試驗指揮失誤造成的損失并進行相關后期處置工作；加載車輛提供單位負責司機、車輛的安全并進行相關后期處置

28、工作；其他配合單位負責各自工作并進行相應的后期處置工作；業(yè)主單位負責相關后期處置協(xié)調工作。七、荷載試驗用表1、應變記錄表日期： 月 日測點編號結構名稱： 工 況：實測值1實測值2實測值3平均值計算值校驗系數(shù)123456789101112131415161718平均校驗系數(shù)試驗時間操作記錄2、撓度變位記錄表日期： 月 日測點編號結構名稱：工況：實測值1實測值2實測值3平均值計算值校驗系數(shù)123456789101112131415161718撓度平均校驗系數(shù)試驗時間操作記錄3.溫度測試記錄表 結構： 氣溫： 日期: 月 日測點10:0011:0012:0013:00測量值測量值測量值測量值S11234S21234S31234S11234S21234S31234 記錄： 復核：4、裂縫觀測表日期： 月 日編號位置、方向描述加載前加載后卸載后寬度長度寬度長度寬度長度1234567891011121314151617181920212223試驗時間操作記錄八、主要業(yè)績表橋名橋型單孔跨