第四章成桥荷载试验概述课件.ppt
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- 第四 章成桥 荷载 试验 概述 课件
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1、土木工程检测中南大学中南大学返 回4-1 成成桥试验目的和依据桥试验目的和依据4-2 试验的主要内容试验的主要内容4-3 试验方案的确定试验方案的确定4-5 试验数据试验数据4-4 试验加载过程控制试验加载过程控制第四章第四章 成桥荷载试验成桥荷载试验4-6 试验结论试验结论土木工程检测中南大学中南大学返 回4-1 成成桥试验目的和依据桥试验目的和依据1 1 弄清工程概况弄清工程概况 王家峪溪桥位于湖南张家界市武陵源区境内,是为跨越王家峪溪而修建的一座城市公路桥梁,桥梁上部结构为16米等截面钢筋混凝土空心板简支斜交桥,斜交角为4159。采用预制、吊装法施工。该桥分为左右两幅,桥面总宽32 m,
2、全桥横断面划分为:4.5m人行道+23m行车道+4.5m人行=32m。土木工程检测中南大学中南大学返 回4-1 成成桥试验目的和依据桥试验目的和依据王家峪溪桥总体布置图桥梁横断面布置图(单幅)土木工程检测中南大学中南大学返 回4-1 成成桥试验目的和依据桥试验目的和依据土木工程检测中南大学中南大学返 回4-1 成成桥试验目的和依据桥试验目的和依据2 2 试验的原因试验的原因 王家峪溪桥(左幅)在预制16米梁的过程中,其混凝土材料,经张家界市武陵源区建筑材料检测中心对其标准混凝土立方体(150*150mm)进行强度检验,发现抗压强度不能完全达到设计(C50砼)要求。王家峪溪桥(左幅)所有空心板已
3、经全部架设至桥梁相关位置,桥面湿接缝施工完毕,调平层也已施工完毕,正式处理问题时,空心板与空心板之间已无检测仪器的作业空间,无法对单个空心板的强度和刚度进行检测,遂决定对该桥进行结构承载能力鉴定性试验,用来确认在现行状况下,既有结构能否满足城市A级荷载的使用要求。土木工程检测中南大学中南大学返 回4-1 成成桥试验目的和依据桥试验目的和依据3 3 试验的目的试验的目的 本次荷载试验力求达到如下之具体目的:本次荷载试验力求达到如下之具体目的:1 1)通过测定既有跨结构在试验荷载作用下)通过测定既有跨结构在试验荷载作用下的控制截面应力和挠度,并与理论计算值比较,的控制截面应力和挠度,并与理论计算值
4、比较,拟检验实际结构控制截面应力与挠度值是否满拟检验实际结构控制截面应力与挠度值是否满足使用要求。足使用要求。2 2)通过现场加载试验以及对试验观测数据)通过现场加载试验以及对试验观测数据和试验现象的综合分析,对将来实际结构施工和试验现象的综合分析,对将来实际结构施工完成后,在城市完成后,在城市A A 级荷载作用下的安全性作出级荷载作用下的安全性作出总体评价。总体评价。土木工程检测中南大学中南大学返 回4-1 成成桥试验目的和依据桥试验目的和依据4 4 试验依据试验依据(1 1)公路工程技术标准公路工程技术标准(JTG B01-2003JTG B01-2003)(2 2)公路桥涵设计通用规范公
5、路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004JTG D60-2004)(3 3)公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004JTG D62-2004)(4 4)公路砖石混凝土桥涵设计规范公路砖石混凝土桥涵设计规范(JTJ 022JTJ 0228585)(5 5)公路工程质量检验评定标准公路工程质量检验评定标准(JTJ 071-98JTJ 071-98)(6 6)大跨径混凝土桥梁的试验方法大跨径混凝土桥梁的试验方法,19821982(7 7)城市桥梁设计准则城市桥梁设计准则(CJJ 11-93CJJ 11-93)(8 8)城市桥梁设计
6、荷载标准城市桥梁设计荷载标准(CJJ 77-98CJJ 77-98)(9 9)桥梁工程检测手册桥梁工程检测手册,人民交通出版社,人民交通出版社,20022002(1010)钻芯法检测混凝土强度技术规程)钻芯法检测混凝土强度技术规程CECS03CECS03:20072007(1111)施工设计图)施工设计图(1212)其它相关资料)其它相关资料土木工程检测中南大学中南大学返 回4-2 试验的主要内容试验的主要内容试验的主要内容:试验的主要内容:1)1)结构静力荷载试验;结构静力荷载试验;桥梁静力荷载试验主要是通过测量桥梁结构在桥梁静力荷载试验主要是通过测量桥梁结构在静力试验荷载作用下的变形和内力
7、,比较桥梁结构静力试验荷载作用下的变形和内力,比较桥梁结构的实际工作状态能否满足设计荷载作用下正常使用的实际工作状态能否满足设计荷载作用下正常使用要求。测定项目及内容为桥面线形以及主梁控制截要求。测定项目及内容为桥面线形以及主梁控制截面应变或应力等。面应变或应力等。2 2)混凝土抗压强度检测)混凝土抗压强度检测 混凝土强度检测是通过钻芯取样获得实际结构混凝土强度检测是通过钻芯取样获得实际结构混凝土的真实抗压强度,目的是为进一步处置该问混凝土的真实抗压强度,目的是为进一步处置该问题提供依据。题提供依据。土木工程检测中南大学中南大学返 回4-2 试验的主要内容试验的主要内容一、理论计算一、理论计算
8、 1 1 计算依据计算依据(1)公路工程技术标准公路工程技术标准(JTJ 001(JTJ 00197)97);(2 2)中华人民共和国交通部标准)中华人民共和国交通部标准公路桥涵设计通用规公路桥涵设计通用规范范(JTG D60-2004JTG D60-2004)(3 3)中华人民共和国交通部标准)中华人民共和国交通部标准公路钢筋混凝土及预公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规应力混凝土桥涵设计规范范(JTG D62JTG D6220042004););(4)王家峪溪桥施工图设计王家峪溪桥施工图设计(5)公路桥涵设计手册公路桥涵设计手册梁桥梁桥(6 6)城市桥梁设计准则城市桥梁设计准则(CJJ
9、11-93CJJ 11-93)(7 7)城市桥梁设计荷载标准城市桥梁设计荷载标准(CJJ 77-98CJJ 77-98)(8 8)其它相关资料)其它相关资料土木工程检测中南大学中南大学返 回4-2 试验的主要内容试验的主要内容2 2 试验参数选取试验参数选取 一般意义上的静力试验荷载加载方式是采用单辆重约一般意义上的静力试验荷载加载方式是采用单辆重约300kN300kN的的三轴载重汽车作为等效荷载,在试验过程中模拟设计活载所产三轴载重汽车作为等效荷载,在试验过程中模拟设计活载所产生的内力值。因此就具体某一测试项目(截面)而言,其所需生的内力值。因此就具体某一测试项目(截面)而言,其所需加载车辆
10、的数量,将根据设计标准活荷载产生的在该项目(截加载车辆的数量,将根据设计标准活荷载产生的在该项目(截面)最不利内力或变位值,按下式所确定的原则等效换算而得,面)最不利内力或变位值,按下式所确定的原则等效换算而得,不同截面其荷载效率将随加载位置不同而不同,介于不同截面其荷载效率将随加载位置不同而不同,介于0.80-1.050.80-1.05之间。之间。土木工程检测中南大学中南大学返 回4-2 试验的主要内容试验的主要内容二、试验跨选择与断面测点布置二、试验跨选择与断面测点布置 根据试验检测合同,试验针对王家峪溪桥左幅既有结构进行,根据试验检测合同,试验针对王家峪溪桥左幅既有结构进行,因为该桥仅有
11、因为该桥仅有1 1跨,试验测试断面为试验跨跨中截面,试验时在跨,试验测试断面为试验跨跨中截面,试验时在支座位置、支座位置、L/4L/4,L/2L/2,3L/43L/4截面布置应力测点和挠度测点,具截面布置应力测点和挠度测点,具体测点布置见后。体测点布置见后。土木工程检测中南大学中南大学返 回4-2 试验的主要内容试验的主要内容三、加载工况及加载效率和轮位的确定三、加载工况及加载效率和轮位的确定 因该桥设计荷载为城市因该桥设计荷载为城市A A级,桥面宽为级,桥面宽为3 3车道,按规范进行折车道,按规范进行折减,折减系数为减,折减系数为0.80.8。根据测试项目,该试验共设计进行。根据测试项目,该
12、试验共设计进行1 1个静个静载试验加载工况(跨中最大正弯距工况),具体如表载试验加载工况(跨中最大正弯距工况),具体如表4-14-1所示。所示。为了获得结构试验荷载与变位关系曲线和防止结构意外损坏,为了获得结构试验荷载与变位关系曲线和防止结构意外损坏,各控制截面内力的加载应分级进行,本试验采用逐渐增加加载各控制截面内力的加载应分级进行,本试验采用逐渐增加加载车数量法将试验荷载分为车数量法将试验荷载分为3 3级,逐级施加,级,逐级施加,3 3级荷载施加的车辆级荷载施加的车辆数分别为数分别为2+2+12+2+1,具体布置见图,具体布置见图4.34.3,车辆由道路两边开始,向,车辆由道路两边开始,向
13、中线靠拢,第一级荷载车辆,第二级荷载车辆,第三中线靠拢,第一级荷载车辆,第二级荷载车辆,第三级荷载车辆。为了提高试验精度,所有试验车试验前均进行级荷载车辆。为了提高试验精度,所有试验车试验前均进行了称重(过磅),本次试验采用的了称重(过磅),本次试验采用的5 5辆试验车,各车辆的轴重参辆试验车,各车辆的轴重参数列于表数列于表4-24-2,车辆具体几何参数如图,车辆具体几何参数如图4.14.1所示,根据王家峪溪所示,根据王家峪溪桥施工设计图纸,采用专用程序桥施工设计图纸,采用专用程序MADIAS”MADIAS”大型空间有限元软件大型空间有限元软件对全桥实际状况进行模拟,计算各单梁控制截面的内力影
14、响面对全桥实际状况进行模拟,计算各单梁控制截面的内力影响面如图如图4.24.2所示,同时计算得到:所示,同时计算得到:土木工程检测中南大学中南大学返 回4-2 试验的主要内容试验的主要内容未未施工完成的人行道板在跨中截面引起的弯矩值:施工完成的人行道板在跨中截面引起的弯矩值:770.3770.3(KNmKNm)未施工完成的沥青铺装在跨中截面引起的弯矩值:未施工完成的沥青铺装在跨中截面引起的弯矩值:1372.71372.7(KNmKNm)人群荷载在跨中截面引起的弯矩值:人群荷载在跨中截面引起的弯矩值:397.1397.1(KNmKNm)三车道荷载在跨中截面引起的弯矩值(按照规范折减后):三车道荷
15、载在跨中截面引起的弯矩值(按照规范折减后):2381.32381.3(KNmKNm)最终我们可以得到未完工部分在跨中产生的载荷效应与活载部分在最终我们可以得到未完工部分在跨中产生的载荷效应与活载部分在跨中产生的载荷效应总计:跨中产生的载荷效应总计:770.3+1372.7+397.1+2381.3=4921.4770.3+1372.7+397.1+2381.3=4921.4(KNmKNm)根据影响面内力等效的原则,纵、横向各工况的轮位布置如图根据影响面内力等效的原则,纵、横向各工况的轮位布置如图4.34.3所所示,车辆横向轮位布置按照示,车辆横向轮位布置按照城市桥梁设计荷载标准城市桥梁设计荷载
16、标准(CJJ 77-98CJJ 77-98)相关要求进行。相关要求进行。现场车辆加载试验弯矩:现场车辆加载试验弯矩:4784.54784.5(KNmKNm)。)。土木工程检测中南大学中南大学返 回4-2 试验的主要内容试验的主要内容土木工程检测中南大学中南大学返 回4-2 试验的主要内容试验的主要内容图4.1试验采用加载车辆示意图土木工程检测中南大学中南大学返 回4-2 试验的主要内容试验的主要内容图4.2 中梁跨中截面弯矩影响面土木工程检测中南大学中南大学返 回4-2 试验的主要内容试验的主要内容图4.3 各工况加载轮位布置示意图土木工程检测中南大学中南大学返 回4-2 试验的主要内容试验的
17、主要内容四、测试内容与测试方法四、测试内容与测试方法 1)1)应力(应变)测试应力(应变)测试 主梁应力控制截面混凝土表面应力(应变),采用主梁应力控制截面混凝土表面应力(应变),采用在混凝土表面粘贴标距为在混凝土表面粘贴标距为150mm150mm的钢弦应变计,匹配有的钢弦应变计,匹配有应变测试仪进行测量,该应变计还可同时记录试验时应变测试仪进行测量,该应变计还可同时记录试验时各测点的温度,这对于准确结构分析是非常有用的。各测点的温度,这对于准确结构分析是非常有用的。全桥各控制截面应变计布置情况见图全桥各控制截面应变计布置情况见图4.44.4土木工程检测中南大学中南大学返 回4-2 试验的主要
18、内容试验的主要内容(a)跨中截面(b)1L/4截面(C)3L/4截面图4.4 各试验跨相关截面应变测点布置示意图土木工程检测中南大学中南大学返 回4-2 试验的主要内容试验的主要内容 2)2)桥面挠度桥面挠度 由于桥梁跨度比较小,故试验时在试验跨由于桥梁跨度比较小,故试验时在试验跨L/2L/2及各支及各支座截面布置挠度测点,挠度测试主要采用百分表进行。座截面布置挠度测点,挠度测试主要采用百分表进行。全桥挠度测点布置图见图全桥挠度测点布置图见图4.54.5 分级加载时,分别测量跨中、支座位置静挠度,达分级加载时,分别测量跨中、支座位置静挠度,达到最大荷载时,测试各点静挠度,以便绘出相应的挠度到最
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