1、長(zhǎng)沙市環(huán)線長(zhǎng)寧路立交橋成橋靜載試驗(yàn)檢測(cè)方案湖南大學(xué)橋梁工程研究所2005年12月01日第一章 概 述一、長(zhǎng)沙環(huán)線長(zhǎng)寧路立交橋簡(jiǎn)介長(zhǎng)沙市長(zhǎng)寧路立交橋位于長(zhǎng)寧高速快速干道上，主橋?yàn)槿缱兘孛孢B續(xù)預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁結(jié)構(gòu)，下部結(jié)構(gòu)為方柱式橋墩，基礎(chǔ)為d220cm人工挖孔灌注樁。（1）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：設(shè)計(jì)荷載：汽超20，掛車120；橋面凈寬：18.0m；坡度：該高架橋0橋臺(tái)14橋墩處于半徑為1000m的平曲線上，橫坡為1.5%的雙向橫坡；（2）橋型及結(jié)構(gòu)上部構(gòu)造：跨徑為（329.83）+（429.83）+（29.83+38.28+29.83）+（530.22）+（530.22）m的等截面（變截面）單箱4室預(yù)應(yīng)力

2、混凝土連續(xù)箱梁，梁高1.705m。下部構(gòu)造： 采用方柱式橋墩，d220cm人工挖孔灌注樁基礎(chǔ)；二、結(jié)構(gòu)檢測(cè)長(zhǎng)沙市環(huán)線長(zhǎng)寧路立交橋?yàn)樾陆蛄海瑪M于2005年12月竣工通車。為了檢驗(yàn)橋梁的施工質(zhì)量，判斷結(jié)構(gòu)的實(shí)際承載能力是否滿足設(shè)計(jì)荷載的要求。長(zhǎng)沙市環(huán)線建設(shè)指揮部特委托湖南大學(xué)橋梁工程研究所對(duì)環(huán)線長(zhǎng)寧路立交橋進(jìn)行成橋靜載試驗(yàn)，以便對(duì)橋梁現(xiàn)狀作出科學(xué)客觀的評(píng)定，并為以后的養(yǎng)護(hù)維修工作提供依據(jù)。湖南大學(xué)橋梁工程研究所組織人員對(duì)大橋設(shè)計(jì)、施工資料進(jìn)行分析研究，提出以下靜載試驗(yàn)檢測(cè)方案。第二章 檢測(cè)目的和依據(jù)為了檢驗(yàn)長(zhǎng)沙市環(huán)線長(zhǎng)寧路立交橋主梁的結(jié)構(gòu)性能是否滿足規(guī)范和使用要求，確保橋梁結(jié)構(gòu)的安全性和長(zhǎng)期使用

3、性能，需對(duì)長(zhǎng)寧路路立交橋的主梁進(jìn)行靜力荷載試驗(yàn)檢測(cè)，并依據(jù)有關(guān)規(guī)范和規(guī)定對(duì)結(jié)構(gòu)的正常使用性能、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度、裂縫等各項(xiàng)指標(biāo)作出評(píng)價(jià)。本橋梁檢測(cè)試驗(yàn)方案制定的主要依據(jù)規(guī)范及文件如下：中華人民共和國(guó)交通部標(biāo)準(zhǔn)：公路舊橋承載能力鑒定方法（試行）1988年，北京交通部公路局：大跨徑混凝土橋梁試驗(yàn)方法，1985年中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（jtg d602004）中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(jtg d622004)湖南大學(xué)設(shè)計(jì)研究院：環(huán)線長(zhǎng)寧路立交橋工程第三章 靜載試驗(yàn)一、測(cè)試跨選擇靜載試驗(yàn)荷載使結(jié)構(gòu)受力，但必須控制其反應(yīng)不超過(guò)規(guī)定的容許值，即不

4、會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)造成新的損傷，同時(shí)荷載大小又應(yīng)能使結(jié)構(gòu)損傷特性得以暴露，因而現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)應(yīng)準(zhǔn)確把握以上原則。為達(dá)到試驗(yàn)?zāi)康模凑赵囼?yàn)規(guī)程規(guī)定，一般需選擇受力最不利、施工質(zhì)量相對(duì)不利、缺陷較多且施工記錄不完備的橋跨結(jié)構(gòu)進(jìn)行加載試驗(yàn)。長(zhǎng)沙市環(huán)線長(zhǎng)寧路立交橋是一座多聯(lián)、多跨連續(xù)箱梁橋。而710墩為三跨變截面連續(xù)結(jié)構(gòu)，受力復(fù)雜，因此，選擇該聯(lián)橋?yàn)闇y(cè)試橋，進(jìn)行靜載試驗(yàn)，以檢驗(yàn)該橋的結(jié)構(gòu)性能：1選擇7墩和8墩之間的邊跨和8墩和9墩之間的主跨作為測(cè)試跨，如圖3-1所示。圖3-1 測(cè)試跨位置示意圖二、結(jié)構(gòu)靜力分析根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，應(yīng)用橋梁結(jié)構(gòu)分析軟件對(duì)該變截面連續(xù)箱梁橋進(jìn)行了全面的結(jié)構(gòu)分析計(jì)算，主橋結(jié)構(gòu)有限元分析模型示于圖3

5、-2，主橋在活載和溫度變化下的內(nèi)力包絡(luò)圖（計(jì)入活載，并考慮10的溫度變化）（見圖3-3）、關(guān)鍵截面的內(nèi)力影響線（見圖3-4）等，其中幾個(gè)主要控制截面組合內(nèi)、應(yīng)力計(jì)算（見表3-1）結(jié)果如下： 控制截面主要內(nèi)力、應(yīng)力結(jié)果表 表3-1 項(xiàng) 目截 面彎矩（knm）剪力（kn）應(yīng)力（mpa，壓拉）上緣下緣a主跨跨中（mmax）8166-697.92.7-2.2b主跨支點(diǎn)（mmin）-8144-17772.5-1.7c主跨支點(diǎn)（qmax）-2450-1796-d邊跨跨中（mmax）7542-433.72.1-0.2f邊跨支點(diǎn)（qmin）1590-14001.50.8三、測(cè)試斷面、測(cè)試工況及測(cè)點(diǎn)布置1、測(cè)試

6、截面由結(jié)構(gòu)分析結(jié)果可知，在汽車和溫度活載作用下，三跨變截面連續(xù)梁測(cè)試跨的控制截面為：a、主跨跨中截面b、主跨左支點(diǎn)截面c、主跨右支點(diǎn)截面d、邊跨跨中截面e、邊跨支點(diǎn)截面測(cè)試截面位置如圖3-5中所示。實(shí)際試驗(yàn)時(shí)，對(duì)這些控制截面按設(shè)計(jì)荷載進(jìn)行加載測(cè)試。圖3-5 測(cè)試截面示意圖（單位：cm）2、測(cè)試工況及項(xiàng)目三個(gè)測(cè)試跨各控制截面相應(yīng)的測(cè)試工況列于表3-2中。測(cè)試工況、測(cè)試內(nèi)容、加載圖示等各項(xiàng)目列表 表3-2工況測(cè)試項(xiàng)目測(cè)試內(nèi)容加載圖示1主跨跨中最大正彎矩測(cè)試a. 截面a縱向應(yīng)力及撓度b. 截面b縱向應(yīng)力c. 裂縫圖3-82主跨跨支點(diǎn)最大負(fù)彎矩測(cè)試a. 截面b縱向應(yīng)力及撓度b. 截面c縱向應(yīng)力及撓度c

7、. 裂縫圖3-93主跨支點(diǎn)最大主拉應(yīng)力測(cè)試a. 截面a、b縱向應(yīng)力及撓度b. 截面b主拉應(yīng)力c. 截面c主拉應(yīng)力d. 裂縫圖3-104邊跨跨中最大正彎矩測(cè)試a. 截面d縱向應(yīng)力及撓度b. 截面c縱向應(yīng)力b.裂縫圖3-115邊跨支點(diǎn)最大主拉應(yīng)力測(cè)試a.截面d、e縱向應(yīng)力及撓度b.截面e主拉應(yīng)力c.裂縫圖3-12全橋三個(gè)測(cè)試跨共5個(gè)工況。3、測(cè)點(diǎn)布置（1）應(yīng)變箱梁測(cè)點(diǎn)預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁測(cè)試斷面a、d縱向正應(yīng)力的測(cè)點(diǎn)布置如圖3-6a所示。圖3-6a 箱梁主跨和邊跨跨中測(cè)點(diǎn)布置示意圖(單位： m)預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁測(cè)試斷面b、c縱向正應(yīng)力、支點(diǎn)主拉應(yīng)力測(cè)點(diǎn)布置如圖3-6b所示。圖3-6b 箱梁主跨支點(diǎn)測(cè)點(diǎn)

8、布置示意圖(單位： m)預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁測(cè)試斷面e縱向正應(yīng)力、支點(diǎn)主拉應(yīng)力測(cè)點(diǎn)布置如圖3-6c所示。圖3-6c箱梁邊跨支點(diǎn)測(cè)點(diǎn)布置示意圖(單位： m)（2）撓度測(cè)點(diǎn)主跨和邊跨的撓度變形測(cè)點(diǎn)均布設(shè)在支點(diǎn)、跨中和1/4跨位置，同時(shí)在鄰近跨的跨中設(shè)2個(gè)測(cè)點(diǎn)，主跨縱向布置如圖3-7a所示，邊跨縱向布置如圖3-7b所。橋面撓度測(cè)試采用精密水準(zhǔn)儀，橋面兩側(cè)各置一臺(tái)。測(cè)尺綁在剛性支架上，置于橋面兩側(cè)防撞墻內(nèi)側(cè)，縱向?qū)ΨQ布置，每跨共設(shè)12個(gè)測(cè)點(diǎn)，同時(shí)在附近堅(jiān)實(shí)地基上設(shè)置后視點(diǎn)。圖3-7a 撓度變形測(cè)點(diǎn)位置示意圖（單位： m）圖3-7b 撓度變形測(cè)點(diǎn)位置示意圖（單位： m）四、測(cè)試內(nèi)容及方法1、 應(yīng)力測(cè)試a、主

9、跨跨中截面、支點(diǎn)截面的彎曲應(yīng)力b、主跨支點(diǎn)截面、支點(diǎn)截面的主拉應(yīng)力c、邊跨跨中截面彎曲應(yīng)力2、 變位測(cè)試a、主跨跨中截面、四分點(diǎn)截面、支點(diǎn)截面的豎向撓度b、邊跨跨中截面、四分點(diǎn)截面、支點(diǎn)截面的豎向撓度4、 裂縫觀測(cè)及外觀檢測(cè)根據(jù)以上測(cè)試內(nèi)容，本次靜載試驗(yàn)測(cè)試方法如表3-3所示。 靜載試驗(yàn)測(cè)試方法表 表3-3項(xiàng)數(shù)測(cè)試項(xiàng)目測(cè)試方法1應(yīng)變測(cè)試應(yīng)變采用三種方法測(cè)試：電測(cè)法：應(yīng)變片采用箔基應(yīng)變片，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用日本tml公司生產(chǎn)的tds602巡測(cè)儀；弦式數(shù)碼應(yīng)變計(jì)法：應(yīng)變計(jì)采用弦式數(shù)碼應(yīng)變計(jì)，用于測(cè)鋼梁應(yīng)變；機(jī)測(cè)法：采用標(biāo)距為40cm的夾具，用千分表量測(cè)兩點(diǎn)之間的距離變化，以此計(jì)算應(yīng)變。2變形測(cè)試主梁

10、撓度采用精密數(shù)字式水準(zhǔn)儀測(cè)量，測(cè)試精度為0.01mm；3裂縫檢測(cè)采用精度為0.02mm的裂縫放大鏡。加載時(shí)，梁底派專人觀測(cè)裂縫開展情況，如有裂縫開展，用裂縫放大鏡測(cè)量裂縫寬度。此外，加載時(shí)還需專人觀察主梁的情況，若有異常則立即停止加載。五、試驗(yàn)荷載設(shè)計(jì) 1試驗(yàn)荷載試驗(yàn)時(shí)按試驗(yàn)荷載效應(yīng)與設(shè)計(jì)荷載效應(yīng)等效的原則，對(duì)各測(cè)試截面活載內(nèi)力進(jìn)行有限元電算分析，并按規(guī)定適當(dāng)考慮溫度的影響。可根據(jù)實(shí)際情況并考慮到車輛來(lái)源、組織和調(diào)配方便來(lái)確定試驗(yàn)荷載（采用汽車荷載移動(dòng)加載）。經(jīng)過(guò)比較分析，確定采用8臺(tái)300kn的加重車輛（標(biāo)準(zhǔn)軸距4.0m）進(jìn)行荷載試驗(yàn)。2.加載效率q根據(jù)舊橋承載能力鑒定方法中的規(guī)定，靜載試驗(yàn)

11、荷載一方面應(yīng)保證結(jié)構(gòu)的安全性，另一方面又應(yīng)能充分暴露結(jié)構(gòu)的承載能力，一般：0.8q1.05 式中：q靜載試驗(yàn)荷載效率系數(shù)； sstats試驗(yàn)荷載作用下，檢測(cè)部位變位或力的計(jì)算值； s設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)活荷載作用下（適當(dāng)考慮溫度影響），檢測(cè)部位變位或力的計(jì)算值；（不計(jì)動(dòng)力系數(shù)）； 設(shè)計(jì)取用的動(dòng)力系數(shù)，取為1.0。考慮到此橋剛剛建成通車，q的取值在0.91.05間為宜，這樣即可全面反映橋梁結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)荷載作用下的承載情況，又可保證結(jié)構(gòu)的安全性。3.加載工況各工況試驗(yàn)內(nèi)容、測(cè)試內(nèi)容、加載圖示示于表3-2和圖3-83-12中。圖3-8 主橋主跨跨中正載加載示意圖（單位：m）圖3-9 主橋主跨跨中正載加載示意圖（單

12、位：m）圖3-10 主橋主跨支點(diǎn)加載示意圖（單位：m）圖3-11 主橋邊跨跨中加載示意圖（單位：m）圖3-12 主橋邊跨支點(diǎn)加載示意圖（單位：m）4.加載的實(shí)施與控制分析表明，采用8臺(tái)300kn標(biāo)準(zhǔn)重車就可以使主梁各截面內(nèi)力達(dá)到規(guī)定的荷載效率系數(shù)，試驗(yàn)中共分6種工況進(jìn)行加載，其相應(yīng)的車輛布置示意圖列于圖3-83-12所示。 所有加載工況均采用分級(jí)加載，每工況分為兩級(jí)加載，一級(jí)卸載。每級(jí)加載持荷時(shí)間不小于8分鐘，儀器讀數(shù)基本趨于穩(wěn)定后開始讀數(shù)。加載過(guò)程中密切注意結(jié)構(gòu)各控制點(diǎn)的應(yīng)變和位移，如遇異常情況立即終止加載。5.荷載效率 根據(jù)測(cè)試工況列出各控制截面內(nèi)力的靜載試驗(yàn)效率系數(shù)見表3-4；表中彎矩以

13、kn.m計(jì)、剪力以kn計(jì)。各試驗(yàn)工況下的靜載試驗(yàn)效率系數(shù) 表3-4工況測(cè)試項(xiàng)目試驗(yàn)值設(shè)計(jì)值/1主橋主跨跨跨中最大正彎矩測(cè)試m=7904m=81660.967902主跨支點(diǎn)最大負(fù)彎矩測(cè)試m=-7398m=-81440.90833主跨支點(diǎn)最大主拉應(yīng)力測(cè)試q=-1622q=-17960.90314邊跨跨中最大正彎矩測(cè)試m=6478m=68780.94185邊跨支點(diǎn)最大主拉應(yīng)力測(cè)試m=-1014m=-10670.9503表3-4表明各試驗(yàn)工況下的荷載效率系數(shù)均能達(dá)到規(guī)范要求。在上述荷載作用下，各試驗(yàn)梁荷載效率系數(shù)在規(guī)定的范圍內(nèi)，梁體承載力可以得到充分體現(xiàn)，且并不至于對(duì)主梁造成損傷。六、測(cè)試方案1試驗(yàn)程

14、序準(zhǔn)備工作：施工方進(jìn)場(chǎng)搭設(shè)測(cè)試跨梁底支架前期試驗(yàn)人員進(jìn)場(chǎng)準(zhǔn)備（測(cè)點(diǎn)表面處理、貼應(yīng)變片等）跨中梁底3米區(qū)域內(nèi)刷白灰，以方便裂縫觀測(cè)施工方電源配合。靜載試驗(yàn)時(shí)測(cè)試人員一批在橋面布載放線，另一批則將各種儀器調(diào)平和讀數(shù)，實(shí)驗(yàn)程序：測(cè)試主梁的恒載（靜止）撓度觀測(cè)測(cè)試跨中截面布載試驗(yàn)。同時(shí)對(duì)主梁、墩、臺(tái)、支座工作狀況，裂縫開展情況進(jìn)行檢測(cè)。作跨中截面布載試驗(yàn)時(shí)，荷載分兩級(jí)加載。2試驗(yàn)規(guī)劃按照標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)試過(guò)程中若發(fā)生下列情況應(yīng)立即終止加載。控制測(cè)點(diǎn)應(yīng)力已達(dá)到或超過(guò)用彈性理論按規(guī)范安全條件反算的控制應(yīng)力值時(shí)；控制測(cè)點(diǎn)變位（或撓度）超過(guò)規(guī)范允許值時(shí)；裂縫長(zhǎng)度、數(shù)量急劇發(fā)展時(shí)；發(fā)生其它破壞，如預(yù)應(yīng)力筋崩斷、混凝土壓

15、碎、墩臺(tái)橋墩偏位、支座損壞、主塔偏位超過(guò)規(guī)范允許值等影響橋梁承載能力或正常使用時(shí)。3試驗(yàn)規(guī)則（1）靜力加載持續(xù)時(shí)間再次加、卸載的持續(xù)時(shí)間取決于結(jié)構(gòu)最大變位測(cè)點(diǎn)達(dá)到穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)所需要的時(shí)間，實(shí)際觀測(cè)時(shí)，一般是取8分鐘。（2）終止加載的控制條件控制測(cè)點(diǎn)應(yīng)力值已達(dá)到或超過(guò)彈性理論按規(guī)范安全條件反算的控制應(yīng)力值時(shí)；控制測(cè)點(diǎn)變位（或撓度）超過(guò)規(guī)范允許值時(shí)；由于加載使結(jié)構(gòu)裂縫長(zhǎng)度、寬度急劇增加，新裂縫大量出現(xiàn)，裂縫寬度超出允許值的裂縫大量增多，對(duì)結(jié)構(gòu)使用壽命造成較大的影響時(shí)。為了確保安全，在第一級(jí)加載后，精密水準(zhǔn)儀就對(duì)最大變位點(diǎn)、應(yīng)變儀對(duì)應(yīng)變最大點(diǎn)進(jìn)行持續(xù)監(jiān)視。第四章 試驗(yàn)步驟、設(shè)備、組織分工和測(cè)試時(shí)間一、試

16、驗(yàn)程序前期試驗(yàn)人員在正式加載試驗(yàn)前3天進(jìn)場(chǎng)，進(jìn)行粘貼應(yīng)變片、儀器調(diào)試、檢查裂縫等工作，然后進(jìn)行依照第三章靜載試驗(yàn)內(nèi)容依次進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)靜載試驗(yàn)，測(cè)量各項(xiàng)應(yīng)變和變形。二、主要試驗(yàn)設(shè)備、材料及數(shù)量項(xiàng) 目?jī)x 器 名 稱數(shù) 量靜力試驗(yàn)靜態(tài)應(yīng)變巡測(cè)儀4 臺(tái)日本tds602數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)1套應(yīng)變計(jì)200 片導(dǎo)線3000m千分表6個(gè)精密數(shù)字式水準(zhǔn)儀2臺(tái)標(biāo)尺16個(gè)砂輪機(jī)4臺(tái)對(duì)講機(jī)3臺(tái)讀數(shù)顯微鏡4臺(tái)工具2套數(shù)碼照相機(jī)1架筆記本電腦1臺(tái)三、人員安排總指揮1人車輛指揮及橋面3人應(yīng)變測(cè)試組6人撓度測(cè)試組3人裂縫觀測(cè)組2人總計(jì)15人四、組織分工檢測(cè)方1、負(fù)責(zé)檢測(cè)方案規(guī)劃和前期準(zhǔn)備工作以及試驗(yàn)的安排和總體布置；2、測(cè)試元件的布置以及測(cè)試儀器的調(diào)試；3、試驗(yàn)過(guò)程中試驗(yàn)工況的安排；4、試驗(yàn)過(guò)程中試驗(yàn)數(shù)據(jù)的