2015桥梁荷载作业指导书(B版).doc

杭州华烨交通工程检测有限公司作业指导书（桥梁荷载试验检测）文件编号：XZ05-2005文件版号: 第B版编 制：金鸣磊审 核: 批 准: 日 期:2015年03月19日受控状态:发 放 号:持 有 人：地 址：杭州市萧山区宁围镇 邮 编：311215电 话85455279 传 真子信箱：作业指导书文件编号XZ05-2005第 1 页 共 1 页主题：修订页第 B 版 第0次修改发布日期： 2015年03月19日版号章节号修订次序修订内容修订人批准人批准日期备 注作业指导书文件编号XZ05-2005第 1 页 共 14 页主题：桥梁荷载试验检测第 B 版 第0次修改发布日期： 2015年03月19日1、引言为了确保我公司桥梁荷载试验检测工作的正常进行，取得正确可靠的检测数据，使桥梁荷载试验检测的规定、要求进一步明确和完善，并使检测人员有一个工作标准和责任，特制定本细则。2、检测依据标准交通部标准公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)；交通部标准公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)；交通部标准 公路工程质量检验评定标准 第一册 土建工程（JTG F80/1-2004）交通部标准公路桥梁承载能力检测评定规程（JTG/T J21-2011）交通部标准公路桥梁技术状况评定标准（JTG/T H21-2011）交通部标准公路桥涵养护规范(JTG H11-2004)交通部标准公路工程技术标准（JTG B01-2014）建设部标准 城市桥梁养护技术规范（CJJ 99-2003）公路旧桥承载能力鉴定方法（试行），1988。设计、施工单位施工图纸、竣工资料；建设单位荷载试验委托书等。3、检测目的桥梁荷载试验是对桥梁结构进行直接加载测试的一项科学试验工作，其目的是通过荷载试验，了解结构在荷载作用下的实际工作状态，综合分析判断桥梁结构的安全承载能力和使用条件。作业指导书文件编号XZ05-2005第 2 页 共 14 页主题：桥梁荷载试验检测第 B 版 第0次修改发布日期： 2015年03月19日4、桥梁荷载试验的内容 桥梁荷载试验一般包括静力荷载试验和动力荷载试验两部分。一般情况下，桥梁荷载试验应按三个阶段进行，即计划与准备阶段、加载与测试阶段、分析与评定阶段。5、 试验计划的制定桥梁荷载试验是一项复杂而又细致的工作，应在桥梁调查和检算的基础上，确定试验项目、加载方案、测点布设、观测方案、安全措施等内容，收集研究试验桥梁的有关技术文件，考察试验桥梁的现状和试验环境条件，仔细考虑试验的全过程，预计可能出现的问题及其处理方法，制定切实可行的试验计划。其主要内容包括：（1）试验目的和任务（2）试验准备工作（3）加载方案及实施（4）观测方案与实施（5）加载试验的控制与安全措施（6）加载试验资料的整理（7）试验成果分析与评定6、 试验准备工作为便于试验有的放矢和合理评定试验测试结果以及正确解释试验现象，在试验前通过结构外观质量检查和对有关资料的搜集分析，以达到对试验结构的全面了解。除此之外，需要完成试验孔的选择，观测脚手架搭设及测点附属设施的设置，静载试验加载位置的放样与卸载位置的安排，并安排好实验人员的组织和分工以及其他作业指导书文件编号XZ05-2005第 3 页 共 14 页主题：桥梁荷载试验检测第 B 版 第0次修改发布日期： 2015年03月19日一些准备工作，如加载试验的安全措施、供电照明设施，桥面交通管制等，确定加载物并进行称重、记录等。6.1 桥梁有关资料的搜集试验前，试验人员须视试验实施的具体需要，向业主、设计、施工和监理等有关方面搜集了以下相关技术资料：（1）设计资料，包括设计图纸、变更设计和有关设计计算资料等；（2）施工和监理资料，包括材料性能试验报告、施工观测记录、隐蔽工程验收记录、各分项或分部工程验收报告、工程质量事故及其处理情况等。6.2结构外观质量检查在试验前，应组织专业检查人员对桥跨结构各部件进行下述内容的实物检查，以实现对实验结构的充分考察。（1）结构各部件几何尺寸和线形等的测定；（2）结构各部件安装情况的调查；（3）结构各部件表面缺损状况和构件变形情况的检查。通过对桥梁现状的调查，全面了解桥梁的基本情况，并据此有针对性的调整试验方案的内容。6.3试验孔的选择试验孔的选择应和桥梁调查和检算工作一并进行。对多孔结构中跨径相同的桥孔（或墩）可选择13个具有代表性的桥孔进行荷载试验，选择时应综合考虑以下作业指导书文件编号XZ05-2005第 4 页 共 14 页主题：桥梁荷载试验检测第 B 版 第0次修改发布日期： 2015年03月19日条件：（1）该孔（或墩）计算受力最不利；（2）该孔（或墩）施工质量较差，缺陷较多或病害较严重；（3）该孔（或墩）便于搭设脚手架及设置侧点或试验加载实施；6.4观测脚手架搭设及测点附属设施的设置脚手架的搭设要因地制宜、牢固可靠，方便安装布置观测仪表，同时要保证不能影响仪表和测点的正常工作，且不干扰测点附属设施；在安装挠度、沉降等测点观测仪表时，一般需要设置木桩、支架等测点附属设施。其除满足仪表的安装要求以外，还应与观测脚手架分开搭设，互不影响。观测脚手架与测点附属设施应具有足够的强度、刚度和稳定性，以保证测试人员的安全和测试结果安全可靠。对于阳光直射的应变测点，应设置遮挡阳光的设施，以减少温度变化造成的观测误差。6.5静载试验加载位置的放样与卸载位置的安排静载试验前应在桥面上对加载位置进行放样，以便于加载试验的顺利进行；静载试验荷载卸载的位置应预先安排，其选择既要考虑卸载方便，又要使安放的荷载不影响试验孔（或墩）的受力，一般可将荷载安放在桥台后一定距离处。7、静载试验加载方案与实施7.1加载试验项目的确定（1） 在满足鉴定桥梁承载能力的前提下，加载试验项目应抓住重点，不宜过多。一般应有2-3个主要的内力和位移控制截面，此外，根据桥梁具体情况可设置几个附加内力控制截面。对于不同的桥型，内力或位移控制截面如表1：作业指导书文件编号XZ05-2005第 5 页 共 14 页主题：桥梁荷载试验检测第 B 版 第0次修改发布日期： 2015年03月19日表1 主要桥型的内力和位移控制截面序号桥型内力或位移控制截面1简支梁桥主要、跨中截面最大正弯矩和挠度2、支点截面最大剪力附加1、L/4截面最大正弯矩和挠度2、墩台最大垂直力2连续梁桥、连续刚构主要、跨中截面最大正弯矩和挠度2、内支点截面最大负弯矩3、L/4截面最大正弯矩和挠度附加1、端支点截面的最大剪力2、L/4截面最大弯剪力3、墩台最大垂直力4、连续刚构固结墩墩身控制截面的最大弯矩3悬臂梁桥、T型刚构主要、锚固跨跨中截面最大正弯矩和挠度2、支点截面最大负弯矩3、挂梁跨中截面最大正弯矩和挠度附加1、支点截面的最大剪力2、挂梁支点截面或悬臂端截面最大剪力4拱桥主要 1、拱顶截面最大正弯矩和挠度、拱脚截面最大负弯矩2、刚架拱上弦杆跨中最大正弯矩附加1、拱脚最大水平推力2、L/4截面最大正负弯矩及其最大正负挠度绝对值之和3、刚架拱斜腿根部截面最大负弯矩5刚架桥（包括框架、斜腿刚构和刚架拱式组合体系）主要、跨中截面最大正弯矩和挠度2、结点截面最大负弯矩附加1、柱脚截面最大负弯矩、最大水平推力6钢桁桥主要1、跨中、支点截面的主桁杆件最大内力2、跨中截面的挠度附加1、L/4截面的主桁杆件最大内力和挠度2、桥面系结构构件控制截面的最大内力和变位3、墩台最大垂直力（2） 对桥梁的薄弱截面、损坏部位，比较薄弱的桥面结构，可根据桥梁调查和检算情况，确定是否设置内力控制截面及安排加载试验项目。作业指导书文件编号XZ05-2005第 5 页 共 14 页主题：桥梁荷载试验检测第 B 版 第0次修改发布日期： 2015年03月19日7.2 试验控制载荷的确定（1）根据桥梁需要鉴定承载能力的荷载：汽车+人群（标准荷载）、平板挂车或履带车（标准荷载）、需通行的重型车辆，分别计算其对控制截面产生的最不利荷载效应（内力和位移），用其中的最大者作为试验控制荷载；（2）荷载试验应尽量采用与控制荷载相同的荷载。但由于客观条件的限制，实际可能有所不同，为保证试验效果，在确定试验荷载大小和加载位置时，可采用静力荷载试验效率进行控制；（3）式中：静力试验荷载作用下，某一加载试验项目对应的加载控制截面内力或变位的最大计算效应值；控制荷载产生的同一加载控制截面内力或变位的最不利效应计算值；按规范取用的冲击系数值；静力荷载试验的效率，应介于0.951.05之间。当温度变化对桥梁结构内力影响较大时，应选择温度内力较不利的季节进行测试，否则，适当增大静力荷载试验效率；7.3 试验荷载的加载分级与控制（1）为了了解桥梁结构应变和变位随加载内力增加的变化关系和防止结构意外作业指导书文件编号XZ05-2005第 7 页 共 14 页主题：桥梁荷载试验检测第 B 版 第0次修改发布日期： 2015年03月19日损伤，对主要控制截面试验荷载需逐级增加。（2）试验荷载应按控制截面最大内力或位移分成45级施加。受条件所限时，至少也应分成3级。当桥梁的调查和检算工作不充分或桥梁技术状况较差时，应尽量增多加载分级。（3）在安排加载分级时，应注意加载过程中其他截面内力也逐渐增加，其最大内力不应超过控制荷载作用下的最不利内力，可以使加载控制应力落在截面的内力包络线内以达到这一目的；（4）根据具体条件决定分级加载的方法，最好每级加载后卸载，也可以逐级加载到最大级后逐级卸载（5）为了减少温度变化对试验造成的影响，加载试验时间以晚10时至晨6时为宜，在白天试验时，应选择加卸载迅速的试验方式，在晴天或多云情况下，没一加卸载周期所花费时间不宜超过20分钟。（6）在进行正式加载试验前，用约50%的试验加载量，在各试验跨的跨中进行横桥向对称加载试验，预加载试验持荷时间不小于45分钟。预加载的目的在于，一方面是使结构进入正常工作状态，另一方面可以检查测试系统和试验组织是否工作正常。（7）预加载卸到零荷载并在结构得到充分的零荷恢复后，进入正式加载试验，完成一个控制截面的加载工况后，应使结构得到充分的零荷恢复，方可进入下一个控制截面的加载工况。结构零荷充分恢复的标志使加载试验实测的结构最大变位测作业指导书文件编号XZ05-2005第 8 页 共 14 页主题：桥梁荷载试验检测第 B 版 第0次修改发布日期： 2015年03月19日点在卸零荷载后变位恢复最后一个5分钟增量小于前一个5分钟增量的15%，或小于测量仪器的最小分辨值。当进行主要控制截面的最大内力加载程序时，加卸载稳定时间不得少于15分钟。7.4加载设备的选择（1）静载试验加载设备可根据加载要求及具体条件选用。一般有两种加载方式：装载重物的可行车辆和重物直接加载。选用前者时，装载的重物应放置稳妥，以避免车辆行驶时因摇晃而改变重物的位置；采用重物直接加载时，一般可按控制荷载的着地轮迹先搭设承载架，再在其上放置重物或设置水箱进行加载。承载架的设置和加载物的堆放应安全、合理，能按要求分布加载重量，并不使加载设备与桥梁结构共同承载而形成“卸载”现象。（2）试验前，须对加载物重力进行称量，根据不同的加载方法和称重条件选用称重法、体积法等。选用车辆加载时，除称量整车重量外，还需要称量加载车辆的前后轴重，并应准确测量或向有关单位获取车辆的轮轴间距等参数；采用水箱或重物加载时，可通过测量水或重物体积和容重来换算加载物的重力。对加载物重力称量应做到准确可靠，其称量误差最大不得超过5。7.5静载试验观测方案与实施7.5.1观测内容：静载试验的基本观测内容有：（1）各弯矩控制截面的上下表面应变和剪力控制截面的剪应变等；作业指导书文件编号XZ05-2005第 9 页 共 14 页主题：桥梁荷载试验检测第 B 版 第0次修改发布日期： 2015年03月19日（2）挠度控制截面挠度；（3）裂缝观测：加载过程中，裂缝的出现和扩展，包括初始裂缝的出现，裂缝的长度、宽度、间距、位置、方向和性状，以及卸载后的闭合状况；（4）支点沉降、墩台位移和转角，活动支座的变位等；（5）桁架结构支点附近杆件及其他细长杆件的稳定性等（6）根据桥梁调查和检算的深度和结果，综合考虑结构特点和桥梁技术现状，可适当增加一些测试内容如支点附近结构斜截面的主拉应力等。7.5.2测点的布设静载试验测点的布设应满足分析和推断结构工作状况最低的需要，测点的布设不宜过多，但应保证观测质量：（1）对于整体式桥梁，一般对称于桥轴线布置，截面设单点时，布置在桥轴线上；对于多梁式桥，可在每梁底布置一个或两个测点。（2）截面抗弯应变测点应设置在截面横桥向应力分布较大的部位，且不少于3个，以控制最大应力的分布；剪切应变测点一般采取设置应变花的方法。为方便，对于梁桥的剪应力可在截面中性轴处主应力方向设置单一应变测点来进行观测（3）选择与大多数测点接近的部位布置12处温度测点，根据需要在结构主要控制截面设置结构温度测点，以观测结构温度变化对测点应力和变位的影响。7.5.3 测量仪器的选择和安装桥梁荷载试验的仪器和设备应是经过计量检定的，应满足测试精度的要求，一般要求不大于预计测量值的5，且需要足够的量程。具体应根据实际情况选择，在同一试验中，尽可能选用同一种类型或规格的仪器仪表。常用的仪器仪表有：作业指导书文件编号XZ05-2005第 10 页 共 14 页主题：桥梁荷载试验检测第 B 版 第0次修改发布日期： 2015年03月19日 （1）应变测量：千分表、杠杆引伸仪、手持应变仪、电阻应变仪以及钢弦式应变计等，较常用的是电阻应变仪；（2）位移或挠度测量：千分表、百分表、挠度计、精密水平仪、电阻应变位移计、经纬仪、以及全站仪等，搭设直接方便时，可选用千分表、百分表，或者可选用全站仪等仪器。（3）倾角测量：可选用水准式倾角仪。（4）裂缝测量：可选用刻度放大镜或各种裂缝测宽仪。仪器仪表的安装与调试需使用有经验的人员，一般应在加载试验前完成，但亦不应过早，以避免仪器受损和遗失，安装完毕后，在正是加载试验前，应进行仪器的调试。7.5.4试验观测与记录（1）采用人工读表时，仪表的测度应准确、迅速，并记录在专门的表格上，以便于资料的整理和收集；采用计算机自动采集系统读数记录时应利用系统实时检测功能对控制点的应变或位移进行监控，测试人员应对测点量测值变化情况进行检查，发现异常情况应及时查明原因并采取补救措施。（2）加载试验中裂缝观测的重点时结构承受拉力较大部位及原有裂缝较长、较宽的部位，可在混凝土表面直接描绘记录，也可以记录在专门的表格。加载至最不利荷载及卸载后应对结构裂缝进行全面检查，重点是有无产生新的裂缝，检查结果填入记录表。7.6 静载试验的加载控制与安全 试验指挥人员在加载试验过程中应随时掌握各方面的情况，对加载进行控制，作业指导书文件编号XZ05-2005第 11 页 共 14 页主题：桥梁荷载试验检测第 B 版 第0次修改发布日期： 2015年03月19日随时做好停止加载和卸载的准备。在发生加载实测值大于理论值较多的情况，应停止加载，查明原因；加载过程中应指定人员随时观察结构各部位可能产生的新裂缝，构件薄弱部位是否有开裂、破损，结构是否产生不正常的响声，加载时墩台是否发生摇晃现象等，如发生这些情况应报告试验指挥人员，以便采取相应的措施。 发生下列情况时应中途中止加载：（1）测点应力值超过计算值并且达到或超过按规范安全条件反算的控制应力；（2）测点变位超过规范允许值时；（3）加载试验使结构出现非正常的受力损伤或局部发生破坏，影响桥梁承载能力和今后正常使用；（4）加载使结构裂缝的长度、缝宽急剧增加，新裂缝大量出现，缝宽超过允许值的裂缝大量增多，对结构使用寿命造成较大影响时。（5）拱桥加载时沿跨长方向的实测挠度曲线分布规律与计算值相差过大或实测挠度超过计算值过多时。8、动力荷载试验及其分析8.1动载试验的项目内容（1）检验桥梁结构载动力荷载作用下的受迫振动特性，如桥梁结构的动位移、动应力、冲击系数的行车试验。（2）测定桥梁结构的自振特性，如结构或构件的自振频率、振型和阻尼比的脉动试验或跳车激振试验。8.2 动力试验荷载及其作用方式（1）脉动试验，在桥面无任何交通荷载以及桥址附近无规则振源的情况下，测作业指导书文件编号XZ05-2005第 12 页 共 14 页主题：桥梁荷载试验检测第 B 版 第0次修改发布日期： 2015年03月19日定桥跨结构由于桥址处风荷载、水流等随机荷载激振而引起的桥跨结构微小振动响应。（2）无障碍行车试验，在桥面无任何障碍的情况下，用两辆载重汽车（总重约300KN）分对称（两辆载重汽车）和非对称（一辆载重汽车）两种情况，以10、20、30、40km/h的速度驶过桥跨结构，测定桥跨结构在运行车辆荷载作用下的动力反应。（3）有障碍行车试验，其动力试验荷载及其作用方式与无障碍行车试验相同，不同的是需在桥跨结构各跨跨中设置长度与行车道宽度相同，高度为7cm的障碍物（障碍物是横断面底宽为40cm、矢高为7cm底弓形木板），模拟桥面铺装局部损伤状态，测定桥跨结构在桥面不良状态时运行车辆荷载作用下低动力反应。（4）跳车激振试验：其试验荷载一般采用近于验算荷载（标准荷载）重车的胆量载重汽车来充当，试验时，让单辆载重汽车的后轮在指定位置从高度为15cm的三角形垫木突然下落对桥梁产生冲击作用，激起桥梁的竖向振动。8.3 动力试验测记项目及其测记方法动力荷载试验的测试系统，一般可采用电磁式测试系统、压电式测试系统、电阻应变式测试系统或光电式测试系统等。选择时，应注意测振仪器的技术指标，使传感器、放大器、记录装置组成的测试系统的灵敏度、动态范围、幅频特性和幅值范围等指标满足要求。测试仪表精度应不大于预计测量值的10。在测记桥跨结构振动响应要注意保证信号完整，信号测记长度应足够，并需照顾到各测记通道的动态范围，小信号足够灵敏，大信号不饱和，测记时应配有示波作业指导书文件编号XZ05-2005第 13 页 共 14 页主题：桥梁荷载试验检测第 B 版 第0次修改发布日期： 2015年03月19日器监视振动响应信号的质量。在试验前应对仪器进行标定。8.4 动力试验的测点布置测点布置应按照动载试验的要求和目的，结合桥梁结构形式综合确定。在变位和应变较大的部位应布置测点，用于侧记结构振动响应的测点应尽可能避开振型的测点。9、试验结果评定9.1 当出现下列情况之一时，应判定桥梁承载能力不满足要求：（1）主要测点静力荷载试验校验系数大于1。（2）主要测点相对残余变位或相对残余应变超过20%。（3）试验荷载作用下裂缝扩展宽度超过公路桥梁承载能力检测评定规程（JTG/T J21-2011）（以下简称规程）中表7.3.4的限值，且卸载后裂缝闭合宽度小于扩展宽度的2/3。（4）在试验荷载作用下，桥梁基础发生不稳定沉降变位。9.2 不符合第9.1条规定时，应取主要测点应变校验系数或变位校验系数较大值，按表2确定检算系数Z2,代替Z1按规程的有关规定进行承载能力评定。表2 经过荷载试验的承载能力检算系数Z2值Z2Z20.4及以下1.300.81.01.000.950.71.10注：对主要挠度测点和主要应力测点的校验系数，两者中取较大值；Z2值可按值线性内插。作业指导书文件编号XZ05-2005第 14 页 共 14 页主题：桥梁荷载试验检测第 B 版 第0次修改发布日期： 2015年03月19日9.3当按第9.2条检算的荷载效应与抗力效应的比值小于1.05时，应判定桥梁承载能力满足要求，否则应判定桥梁承载能力不满足要求。10、系统各传感器的安装祥见附录作业指导书文件编号XZ05-2005第 1 页 共 3 页主题：系统各传感器的安装第 B 版 第0次修改发布日期： 2015年03月19日附录 系统各传感器的安装各个测点确定好后，那么传感器的安装将会十分方便迅速，一般在三、四个小时之内就可以全部安装好并调试完毕，如果多人同时安装，那么所需时间将更短。10.1 HY-65B3000B、HY-65DJB3000B 应变传感器的安装 图10-1 基座和固定螺丝 图10-2 安装基座的模板这两种传感器的安装方式一样，安装步骤如下：1）打磨待测点表面：用砂纸或钢刷或角磨机等将待测点表面打磨干净；打磨面积以粘贴基座面为准，间距150左右（因传感器标距为150mm）；打磨好后，用基座模板放贴上去比一下，看基座模板放上去是否是水平的。如果模板放上去有点翘，用铲子铲一下打磨点，调节使模板放上去大致能水平。2）粘胶：将两个基座分别用螺丝固定在模板两端，在基座底表面捻上粘胶502； 3）固定基座：将此模板轻轻扣安在欲测试体表面，约等35分钟，让粘胶稍微干即可，松揩螺丝，轻取下模板；（在基座四周涂上302胶可以让基座粘的更牢固）4）至此，用来固定数码应变传感器的基座粘贴完成，等待大约30分钟（粘胶）后，将数码应变传感器用螺丝固定在基座上。5）将传感器用接线电缆连接到R485总线的分线盒上。安装好的应变传感器如下图10-3：作业指导书文件编号XZ05-2005第 2 页 共 3 页主题：