桥梁荷载试验实施方案.doc
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桥 梁 荷 载 试 验 实 施 方 案
上海市建筑科学研究院(集团)有限公司
一 桥梁荷载试验目的
桥梁荷载试验分为静载试验和动载试验。桥梁荷载试验是对桥梁结构工作状态进行直接测试的一种检定手段。试验的目的、任务和内容通常由实际的生产需要或科研需要所决定。一般桥梁荷载试验的目的有: 1.检验桥梁设计与施工的质量 对于一些新建的大、中型桥梁或者具有特殊设计的桥梁,在设计施工过程中必然会遇到许多新问题,为保证桥梁建设质量,施工过程中往往要求做施工监控。在竣工后一般还要求进行荷载试验,以检验桥梁整体受力性能和承载力是否达到设计文件和规范的要求,并把试验结果作为评定工程质量优劣的主要技术资料和依据。 2.判断桥梁结构的实际承载力旧桥由于构件局部发生意外损伤,使用过程中产生明显病害,设计荷载等级偏低等原因,有必要通过荷载试验判定构件损伤程度及承载力、受力性能的下降幅度,确定其运营荷载等级。同时,旧桥荷载试验也是改建、加固设计的重要依据。 3.验证桥梁结构设计理论和设计方法对于桥梁工程中的新结构、新材料和新工艺,应通过荷载试验验证桥梁的计算图式是否正确,材料性能是否与理论相符,施工工艺是否达到预期目的。对相关理论问题的深入研究,往往也需要大量荷载试验的实测数据。:如风、水流、机动车、人的活动等引起的振动,然后进行谱分析,求出结构自振特性的一种方法。它假设环境激励为平稳的各态历经过程,在中低频段,环境振动的激励谱比较均匀,在环境激励的频率与桥梁的自振频率一致或接近时,桥梁容易吸收环境激励的能量,使振幅增大;而在环境激励的频率与桥梁自振频率相差较大时,由于相位差较大,有相当一部分能量相互抵消,振幅较小。对环境激励下桥梁的响应信号进行多次功率谱的平均分析,可得到桥梁的各阶自振频率,再利用各个测点的振幅和相位关系,可求得各阶频率相应的振型,利用幅频图上各峰值处的半功率带宽确定模态阻尼比,用的测试仪器,依据输出信息分析,采用子空间法,获得桥的模态性能。桥梁动载测点如图:
桥梁动载测点
3.2强迫振动试验
强迫振动试验是利用试验车辆对桥梁施以动力荷载,测量桥梁动力响应,即桥梁的应频率、振幅、动应变、动挠度及冲击系数等,并对测得的桥梁动力响应值进行分析,获得桥梁的动力响应特性。强迫振动试验分为跑车试验、刹车试验和跳车试验三种工况。
(1) 跑车试验
采用两辆试验载重汽车同侧并排以10 km/h、20 km/h、30 km/h、40 km/h、50 km/h的速度在桥面上行使,测量桥梁结构在行车状态下的振幅、动应变、动挠度及冲击系数,每种车速至少重复一次。
(2) 刹车试验
利用一辆试验载重汽车以20km/h速度分别匀速行驶至主跨跨中、1/4跨处刹车,测量梁体各测点振幅和梁体在顺桥向冲击荷载下的强迫振动频率,重复一次。
(3) 跳车试验
利用一辆试验载重汽车以20km/h速度分别行使至主跨跨中、1/4跨处越过高10cm的三角形木后停车,测量梁体各测点振幅和梁体在竖桥向冲击荷载下的强迫振动频率,重复一次。
强迫振动试验测试工况及内容见表
项 目 工况 测试内容及车速 跑 车 1 振幅、强迫振动频率、动应力 车速10km/h 2 振幅、强迫振动频率、动应力 车速20km/h 3 振幅、强迫振动频率、动应力 车速30km/h 4 振幅、强迫振动频率、动应力 车速40km/h 5 振幅、强迫振动频率、动应力 车速50km/h 跳车 跨中 2 振幅、强迫振动频率 障碍10cm 车速20km/h 1/4跨 1 振幅、强迫振动频率 障碍10cm 车速20km/h 刹车 跨中 1 振幅、强迫振动频率 车速20km/h 1/4跨 2 振幅、强迫振动频率 车速20km/h 四 健康状态评估
(1)通过对以上桥梁历史资料的收集、分析和桥梁各关键部位的检查,桥梁砼强度、主梁线型、斜拉索索力的专项检测,对桥梁各构件当前表观状况作出一个全面评估。
(2)通过对桥梁各控制断面的静力加载试验,测试相应部位的应力、挠
度值,对桥梁实际受力状况和结构内力分布得到科学和可靠的实测数据。
(3)将按竣工资料和图纸所计算的桥梁结构在试验工况下应力和位移,以
及根据普查后修正计算模型获得的计算应力和挠度值与荷载试验实测值进行对比分析,从而对桥梁结构内力状况和工作状况进行评价。
(4)综合上述三方面分析结果,可以较全面获得桥梁现有的整体、局部、
关键部位的工作状况,现有交通荷载作用下营运安全度,并对桥梁结构的整体健康状况做出评估。
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