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文檔簡介
1、公路舊橋承載能力鑒定方法(試行),人民交通出版社,1988年公路舊橋承載能力鑒定方法第一章 總 則第一節 使用目的為了適應公路運輸載重量不斷發展的要求,充分利用現有的公路橋梁,使之能繼續安全地為公路運輸服務,根據交通部頒布的公路養護技術規范要求,必須對橋梁進行鑒定。其中橋梁承載能力的鑒定則是最重要的一項工作,本方法通過對橋梁調查和結構檢算,必要時再進行荷載試驗,鑒定橋梁的承載能力及其使用條件。第二節 適用范圍本方法適用于磚、石、混凝土,鋼筋混凝土及預應力混凝土橋。本方法適用于現有橋梁承載能力的鑒定。對大跨徑和特殊結構橋梁承載能力的鑒定,應根據其結構特點,參照其它有關試驗方法進行。本方法主要用于
2、下列情況:1缺乏設計,施工資料的橋梁。2施工質量較差,不符合設計要求的橋梁。3橋梁竣工經過運營一段時間后發現較嚴重的病害,影響其承載能力。4橋梁施工質量較好,運營情況也良好,但希望提高其允許趵承載能力。5需要通過超設計標準的特殊車輛荷載的橋梁。為了節約橋梁加固和改造的費用,本方法根據橋梁的實際情況,在確保安全的前提下,在結構檢算中結構強度和穩定性的安全度可略低于設計規范的要求,以期充分發揮橋梁承載潛力。第三節 工作內容1橋梁調查與檢算對橋梁各部分技術狀態以及荷載歷史進行調查研究,并根據路況登記的橋梁檔案資料對橋梁進行結構檢算,以初步了解橋梁的承載能力。2橋梁承載能力鑒定根據橋梁調查,檢算資料,
3、進行整理分析后編寫橋梁承載能力鑒定報告,填寫橋梁承載能力鑒定表。當根據調查與檢算資料,尚不能確定橋梁承載力時,應進行荷敖試驗。3荷載試驗對橋梁進行荷載試驗以獲取實測資料,然后,把實測資料和調查檢算資料結合起來,分析,評定橋梁承載能力。第二章 橋梁調查與檢算橋梁的調查和檢算應盡可能做到周密,細致,準確。第一節 橋梁有關技術資料的搜集除搜集書面資料外,還應向比較了解橋梁歷史和現狀的人進行調杳。搜集的重點為下列資料中與橋梁承載能力有關的部分。1設計資料(1)設計計算書及有關設計圖紙。(2)修改設計計算書及有關圖紙。(9)橋位地質鉆探資料及圖紙。2施工資料(1)竣工圖紙及其說明書。(2)材料試驗資料及
4、施工記錄。(3)地基與基礎試驗資料。(4)竣工驗收有關資料。3維修、養護,加固資料(1)歷史上通過重車的車型、載重及橋梁工作狀況資料。(2)經常通過車輛的車型、載重及交通量。(3)歷次橋梁調查,維修、加固等有關的資料,圖紙、照片。(4)過去所作橋梁加載試驗資料。第二節 橋梁現狀檢查1橋面檢查要點(1)橋面縱坡。(2)橋面平整度,磨耗及損壞情況。(3)欄桿及人行道是否完整、符合使用要求。(4)排水設施設置是否合理,設備是否完善,工作狀況是否正常。(5)伸縮縫寬度是否合適,有無拉開或抵攏現象,其設施是否完善能否滿足使用要求。伸縮縫的檢查最好能從橋面和橋下兩個方向進行。2拱橋檢查要點(1)拱軸線坐標
5、(與設計值及竣工值對照),主拱圈平面偏移情況。(2)主拱圈斷面尺寸及拱肋間橫向聯系。(3)主拱圈風化,剝落、破損,裂縫,主筋銹蝕等情況。一般易產生裂縫的部位為主拱圈拱頂下緣,拱腳上緣,雙曲拱沿拱波頂縱向,桁架拱及剛架拱節點附近,組合構件的連接面等。檢查的裂縫情況應填入裂縫觀測表格(見附錄1),當主拱圈裂縫發展嚴重時應選擇有代表性的拱段繪制裂縫展開圖。(4)拱上建筑出現的裂縫、損傷和破壞并分析其產生的原因。3梁橋檢查要點(1)主梁的平。縱面位置,主梁的下撓,預應力混凝土梁由于徐變,收縮及預應力筋松弛造成的下撓(或上拱)及粱長變化。(2)主梁橫斷面尺寸及主梁的橫向聯系有無開裂,變形及其它損壞。當缺
6、乏斷面配筋資料時,應使用混凝土保護層測定儀等儀器探明主筋的直徑,位置和數量。(3)各構件混凝土的外觀質量,包括有無裂縫,麻面,蜂窩,空洞,露筋。主要受力鋼筋銹蝕的程度。(4)主梁裂縫分布情況,裂縫的位置,長度,縫寬等填入裂縫觀測表格。當梁體裂縫較多時,選擇有代表性的粱繪制裂縫展開圖。(5)組合梁的結合面有無張開和錯位。(6)梁端與墩臺的相對位置是否正確,支座附近粱體是否開裂,后張法預應力混凝土梁的錨頭附近混凝土有無開裂破壞。(7)9支座位置是否正確,能否正常工作,有無銹蝕及損壞。4墩臺及地基基礎檢查要點(1)墩臺的風化、水蝕、剝落、破損及裂縫情況。(2)墩臺基礎埋置深度是否滿足洪水沖刷要求,有
7、無過度沖刷現象。(3)墩臺有無下沉,滑動、傾斜等現象。當懷疑墩臺仍在沉降或滑移時應設立永久觀測標志定期進行觀測。(4)當墩臺產生下沉、滑動,傾斜等現象時應采用物探、鉆孔、開挖等方法對地墓基礎進行探查。對地基的開挖應審慎進行,并制訂必要的監測和安全措施,避免危害原有地基與基礎。5材料強度檢查(1)橋梁結構各主要受力部位,如主粱,主桁,主拱圈,墩臺身、墩臺帽等等,應進行材料強度檢查。 (2)鋼材強度一般以設計,施工有關資料為依據,不再檢查。無資料可查時,應通過調查橋梁修建年代,鋼材外觀,材料來源等進行分析判定,確有必要時可在結構上截取試件進行材料試驗。 (3)混凝土強度可用回彈儀,超聲波探傷儀等設
8、備進行探測,必要時可在結構上鉆取試件進行材料試驗。(4)在結構上鉆截材料試件時應犀量選擇結構的次要部位,并采取有效措施,確保結構安全,然后及時進行補強處理。第三節 橋梁承載能力檢算1檢算原則(1)橋梁的承載能力檢算,主要應按照交通部頒布的公路橋涌設計通用規范(JTJ02185),公路磚石及混凝土橋涵設計規范(JTJ02285),公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范(JTJ023-85), 公路橋涵地基與基礎設計規范(JTJ02485)及其他有關規范(以下簡稱“規范”)進行。也可應用已為科研證實能挖掘橋梁潛力的,可靠的分析計算方法。(2)檢算荷載的采用一般應按橋梁所在路線近期載重要求(汽車與
9、人群,平板掛車、履帶車),按交通部頒布的公路工程技術標準(JTJ181)的荷載等級進行檢算。當橋梁需要臨時通過特殊重型車輛荷載,且重型車輛產生的荷載效應大于該橋近期要求達到的標準荷載等級的荷載效應時,可按重型車輛的載重要求直接檢算橋梁。(3)為了充分利用舊橋,如按規范要求布置掛車或履帶車檢算橋梁承載能力不能通過時,也可采取限制車輛的運行路線(如加大車輪邊緣與路緣石間距)、車間距,車速等措施進行承載能力檢算。2檢算要點(1)根據橋梁的實際狀況,參考以往的設計計算資料,著重進行結構主要控制截面,結構薄弱部位的檢算。除結構裂縫發展嚴重,剛度顯著降低的舊橋外,一般可不必檢算橋梁的剛度。多孔橋結構相同,
10、跨徑相等的孔,應選擇受力最不利與損壞較嚴重的孔進行檢算。 (2)檢算時應以實際調查的結構各部尺寸及材料強度為依據,若實際調查值與設計值相差不大時,仍可按設計值進行檢算。有嚴重質量問題的構件,應根據檢查資料進行強度折減。(3)梁式橋橋面鋪裝混凝土與梁體結合較好時,可考慮其參與共同受力。組合梁橋如結合面產生開裂、錯位等現象應對其組合截面進行適當的折減。(4)鋼筋混凝土梁橋缺乏主梁配筋資料時,可參考同年代類似橋梁及圖紙進行承載能力估算,亦可參考附錄2進行,結果僅供參考。最后,仍應以儀器探測的主筋尺寸,位置及數量作為檢算依據。(5)磚石及混凝土拱橋主拱圈如已開裂,應檢算開裂處的局部受力,當裂縫高度超過
11、截面中性軸的,內力計算時開裂處應作為鉸結點處理。(6)拱橋拱上建筑的聯合作用應予以考慮。可根據拱上建筑的類型,完好程度及所檢算妁截面位置等區別對待。(7)當墩、臺發生不均勻沉陷、滑移或傾斜時,應對地基承載能力進行檢算,并檢算對超靜定上部結構內力的影響。(8)計算永久荷載時,應采用橋梁經養護,維修,加固后的實際恒載重量。3舊橋檢算承載能力的折減或提高(1)上部結構檢算結構強度及穩定性時,應根據橋梁實際狀況,對結構的抗力效應進行折減或提高。具體方法如下:磚,石及混凝土橋對公路磚石及混凝土橋涵設計規范(JTJO22-85)第三章第301條荷載效應不利組合設計值小于或等于結構抗力效應設計值的方程式改變
12、如下:鋼筋混凝土及預應力混凝土橋對公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范(JTJ 02385)第一章第1O5條荷載效應不利組合的設計值小于或等于結構抗力效應設計值的方程式改變如下:z1舊橋檢算系數。式2-1及式2-2中舊橋檢算系數Z1值根據不同的橋型和橋梁實際狀況的優劣確定,拱橋按表21選用,梁橋按表22選用。(2)地基與基礎 經久壓實的橋梁地基土允許承載力的提高,按公路橋涵地基與基礎設計規范(JTJ 02485)第二章第二節規定采用。(3)填土側壓力當橋頭填土經久壓實時,按規范采用的填土內摩擦角可根根土質情況適當加大。 第三章 橋梁承載能力鑒定第一節 橋梁承載能力分析與評定應充分
13、利用所掌握的調查檢算資料,根據橋梁的構造特點按以下各條綜合分析評定橋梁的承載能力及其使用條件。1結構的強度與穩定性(1)橋梁主要構件按第二章第三節要求進行的強度及穩定性檢算符合要求,同時橋梁使用狀況良好時,可評定橋梁承載能力符合檢算荷載要求,否則應降低檢算荷載重新進行檢算。(2)橋梁的非主要構件,如拱橋拱上建筑,梁橋橋面板、橫隔板等的強度和穩定性同樣應滿足檢算要求,如不符合要求應進行局部補強、加固或改建。(3)僅由于少數結構構件混凝土有嚴重質量問題而影響橋梁承載能力,致使檢算不能通過時,可對少數構件進行補強或抽換。對結構構件混凝土較輕微的質量問題,或位于結構次要部位混凝土的一般質量問題,在基本
14、不削弱結構承載能力的情況下可不予補強,但對鋼筋應采取必要的防銹措施。2地基與基礎由于地基與基礎主要是承受、傳遞和分布荷載及土壓力,并要經受洪水的考驗,因此判斷地基承載力時應以調查,檢算資料為主。當橋梁經過多年營運和洪水考驗,墩臺未發生明顯的不均勻沉陷,傾斜及由此引起的橋面縱橫坡變化,墩臺來發生明顯的水平位移及由此引起的橋梁伸縮縫過度的分開或抵攏,拱橋拱頂及拱腳的嚴重開裂等,且地基與基礎經檢算通過時,可評定地基與基礎承載能力符合要求。根據觀測如墩臺仍在下沉,滑動,傾斜則應根據探明的地基情況采取適當的加固措施。3結構的剛度要求磚石及混凝土拱橋檢算的最大撓度,不應大于公路磚石及混凝土橋涵設計規范(J
15、TJ02285)第4213條規定的允許值。鋼筋混凝土及預應力混凝土橋檢算的最大撓度,不應大于公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范(JTJ02365)第423條及第5227條規定的允許值。 荷載試驗實測撓度一般應不大于相應的計算值。4裂縫橋梁結構在恒載作用下裂縫寬度應不大于表31允許值參見公路養護技術規范(JTJ073-85)。當結構具有足夠的承載能力但裂縫寬度超過表31規定時應采取防護措施以保證結構的耐久性。當結構裂縫發展嚴重或裂縫仍在繼續發展時應從上部構造本身和地基基礎兩方面查明原因,對橋梁采取有效的加固措施。5綜合評定根據以上14條分析內容,可綜合坪定橋梁承載能力及其使用條件。對于橋面
16、。伸縮縫,支座,排水設施,人行道、攔桿存在的缺陷,因其會影響結構的受力,安全使用和使用壽命,應加強養護或維修。按照公路養護技術規范(JTJ073-85)第五章第2節要求,一般橋梁每5年需檢查一次,但當橋梁裂縫寬度超過表31允許值或橋梁裂縫仍在繼續發展,結構構件鳳化,銹蝕,損壞較嚴重,墩臺仍在繼續位移或轉動等時應縮短定期檢查年限,并根據檢查結果評定橋梁承載能力是否需要降級。第二節 荷栽試驗必要性分析當采用調查、檢算的方法尚不足以鑒定橋梁承載能力時,可采用荷載試驗,測定橋梁在荷載作用下的實際工作狀況,結合調查,檢算來評定橋梁承載能力。荷載試驗方法詳見第四章。一般在下列情況下,可考慮進行荷載試驗。1
17、橋梁的施工質量合格,使用狀況良好,檢算主要指標雖不符合要求,但超過幅度較小(30以內),可能還有承載潛力。2橋梁的施工質量很差,可能存在隱患,僅用調查檢算難以確定橋梁承載能力。3橋梁在營運中損壞較嚴重,可能影響橋梁承載能力。4橋梁缺乏設計、施工資料或橋梁結構受力不明確,不便準確進行橋梁承載能力檢算。5為了科研或積累資料需要時。第三節 橋梁承載能力鑒定報告經過鑒定的橋梁應撰寫橋梁承載能力鑒定報告,報告內容應簡明扼要。報告主要項目如下:1鑒定目的。2橋梁概況。3橋梁調查與檢算情況。4荷載試驗及資料整理(末作荷載試驗的橋梁略去此項)。5. 橋梁承載能力的分析評定。6橋梁承載能力的鑒定意見及附加條件。
18、此外橋梁承載能力鑒定報告應附有必要的資料、圖表、照片,列出參加試驗的單位和人員,注明試驗日期,井有鑒定負責人簽字第四節 橋梁承載能力鑒定表根據鑒定報告填寫的橋梁承載能力鑒定表,存入路況檔案,便于有關單位查考使用。橋梁承載能力鑒定表格式如表32, 其中橋梁概況欄著重填寫與橋梁承載能力有關的情況,附加條件欄為按鑒定的承載能力投入營運時橋梁必須采取的加固、養護、檢查等保證措施及對通行車輛的車速、車間距,運行路線等的限制條件。第四章 荷載試驗及其分析第一節 試驗計劃橋梁的荷載試驗是一項復雜而又細致的工作,應在橋梁調查和檢算的基礎上確定試驗項目,仔細地考慮試驗的全過程,預計可能出現的問題及其處理方法,制
19、定切實可行的試驗計劃,保證試驗工作的順利進行。荷載試驗要彌補橋梁調查和檢算中的不足,使橋梁承載能力鑒定工作進一步深化。試驗汁劃的主要內容包括:1. 試驗目的。2準備工作。3加載方案與實施。4,測點設置與觀測。5加載控制與安全措施。第二節 試驗準備工作1試驗孔(或墩)的選擇多孔橋結構相同跨徑相等的孔(或墩)可選擇13個具有代表性的孔(或墩)進行加載試驗,選擇時應綜合考慮以下條件;(1)該孔(或墩)計算受力最不利。(2)該孔(或墩)施工質量較差,缺陷較多或病害較嚴重。(3)該孔(或墩)便于搭設腳手架及設置測點或試驗時便于加載。選擇試驗孔(或墩)的工作可結合橋梁調查和檢算工作一并進行。2搭設觀測腳手
20、架及設置測點附屬設施(1)搭設觀測腳手架腳手架的設置要園地制宜,就地取材,方便觀測儀表和保證安全,不影響儀表和測點的正常工作,不干擾測點附屬設施。當橋下凈空較大,不便設置固定腳手架時,可考慮采用輕便活動吊架,兩端用尼龍繩或細鋼絲繩固定在欄桿或人行道緣石上,整套設備使用前應進行試載以確保安全。活動吊架如需多次使用可做成拼裝式以便于運輸和存放。(2)設置測點附屬設施 在安裝撓度、沉降、水平位移等測點的觀測儀表時,一般需要設置木樁,木樁架或其他支架等測點附屬設施,設置時既應滿足儀表安裝的需要,又使其不受結構本身的變形;位移的影響,同時應保證其穩妥,牢固,能承受試驗時可能產生的車輛運行,人行走動等的干
21、擾。 晴天或多云天氣下進行加載試驗時,陽光直射下的應變測點,應設置遮擋陽光的設備,以減小溫度變化造成的觀測誤差。雨季進行加載試驗時,則應準備儀器,設備等的防雨設施,以備不時之需。3靜載試驗加載位置的放樣和卸載位置的安排靜裁試驗前應在橋面上對加載位置進行放樣,以便于加載試驗的順利進行。如加載程序較少,時間允許,可在每程序加載前臨時放樣。如加裁程序較多,則應預先放樣,且用不同顏色的標志區別不同加載程序時的荷載位置。靜載試驗荷載卸載的安放位置應預先安排。卸載位置的選擇既要考慮加卸載方便,離加載位置近一些,又要使安放的荷載不影響試驗孔(或墩)的受力,一般可將荷載安放在橋臺后一定距離處。對于多孔橋,如有
22、必要將荷載停放在橋孔上,一般應停放在距試驗孔較遠處以不影響試驗觀測為度。4試驗人員組織及分工橋梁的荷載試驗是一項技術性較強的工作,最好能組織專門的橋梁試驗隊伍來承擔,也可由熟悉這項工作的技術人員為骨干來組織試驗隊伍。應根據每個試驗人員的特長進行分工,每人分管的儀表數目除考慮便于進行觀測外,應盡量使每人對分管儀表進行一次觀測所需的時間大致相同。所有參加試驗的人員應能熟練掌握所分管的儀器設備,否則應在正式開始試驗前進行演練。為使試驗有條不紊地進行,應設試驗總指揮1人,其他人員的配備可根據具體情況考慮。5其他準備工作加載試驗的安全設施,供電照明設施,通訊聯絡設施,橋面交通管制等工作應根據荷載試驗的需
23、要進行準備。第三節 加載方案與實施1加載試驗項目的確定在滿足鑒定橋梁承載能力的前提下,加載項目安排應抓住重點,不宜過多。一般情況下只作靜力荷載試驗,必要時增作部分動力荷載試驗項目。靜載試驗一般有一兩個主要內力控制截面,此外根據橋梁具體情況可設置幾個附加內力控制截面。一些主要橋型的內力控制截面如下:(1)簡支梁橋主要:跨中最大正彎矩。附加:支點最大剪力,墩臺最大垂直力。(2)連續梁橋主要:支點最大負彎矩,跨中最大正彎矩。附加:支點最大剪力,墩臺最大垂直力。(3)懸臂梁橋主要,支點最大負彎矩,錨跨跨中最大正彎矩。附加:支點最大剪力,墩臺最大垂直力,掛梁跨中最大正彎矩。(4)無鉸拱橋主要;跨中截面最
24、大正彎垣,支點截面最大負彎矩。附加;拱腳最大水平推力,L4截面最大正彎矩和最大負彎矩。 此外,對橋梁的薄弱截面,損壞部位,比較薄弱的橋面結構等,是否設置內力控制截面及安排加載項目可根據橋梁調查和檢算情況決定。使用車輛加載而又未安排動載試驗項目時,可在靜載試驗項目結束后,將加載車(多輛車則相應地進行排列)沿橋長慢速行駛一趟,以全面了解荷載作用于橋面不同部位時結構承載狀況。動載試驗一般安排標準汽車車列(對小跨徑橋,也可用單排車)在不同車速時的跑車試驗,跑車速度一般定為5、10、20、30、40、50kmh。此外可根據橋況安排其他一些試驗項目,如需測定橋梁承受活載水平力性能時作車輛制動試驗,為測定橋
25、梁自振頻率作跳車后的余振觀測,并在無荷載時進行脈動觀測。2加載時載面內力的控制(1)控制荷載的確定為了保證荷載試驗的效果,必須先確定試驗的控制荷載。橋梁需要鑒定承載能力的荷載可能有以下幾種:a汽車和人群(標準荷載)。b平板掛車或履帶車(標準荷載)。c需通行的重型車輛。分別計算以上幾種荷載對控制截面產生的最不利內力,用產生最不利內力較大的荷裁作為靜載試驗的控制荷載。因掛車或履帶車不計沖擊力,所以動載試驗以汽車荷載作為控制荷載。荷載試驗應盡量采用與控制荷載相同的荷載,但由于客觀條件的限制,實際采用的試驗荷載與控制荷載會有所不同,為保證試驗效果,在選擇試驗荷載大小和加載位置時采用靜載試驗效率q,動載
26、試驗效率d進行控制。(2)靜載試驗效率q值可采用08105,當橋梁的調查、檢算工作比較完善而又受加載設備能力所限,q值可采用低限,當橋梁的調查、檢算工作不充分,尤其是缺乏橋梁計算資料時,q值應采用高限,總之應根據前期工作的具體情況來確定。一般情況下q值不宜小于095。荷載試驗宜選擇溫度穩定的季節和天氣進行。當溫度變化對橋梁結構內力影響較大時,應選擇溫度內力較不利的季節進行荷載試驗,否則應考慮用適當增大靜載試驗效率q來彌補溫度影響對結構控制截面產生的不利內力。當控制荷載為掛車或履帶車而采用汽車荷載加載時,考慮到汽車荷載的橫向應力增大系數較小,為了使截面的最大應力與控制荷載作用下截面最大應力相等,
27、可適當增大靜載試驗效率q。(2)動載試驗效率動載試驗的效率為:式中: Sd動載試驗荷載作用下控制截面最大計算內力值;S標準汽車荷載作用下控制截面最大計算內力值(不計入汽車荷載沖擊系數)。d值一般采用1,動載試驗的效率不僅取決于試驗車型及車重,而且取決于實際跑車時的車間距。因此在動載試驗跑車時應注意保持試驗車輛之間的車間距,并應實際測定跑車時的車間距以作為修正動載試驗效率d的計算依據。3靜載加載分級與控制為了加載安全和了解結構應變和變位隨加載內力增加的變化關系,對橋梁主要控制截面內力的加載應分級進行,而且一般安排在開始的幾個加載程序中執行。附加控制截面一般只設置最大內力加載程序。(1)分級控制的
28、原則a)當加載分級較為方便時,可按最大控制截面內力均分為45級。b)當使用載重車加載,車輛稱重有困難時也可分成3級加載。c)當橋梁的調查和驗算工作不充分,或橋況較差,應盡量增多加載分級,如限于條件加載分級較少時,應注意每級加載時,車輛荷載逐輛緩緩駛入預定加載位置,必要時可在加載車輛未到達預定加荷位置前分次對控制測點進行讀數以確保試驗安全。d)在安排加載分級時,應注意加載過程中其他截面內力亦應逐漸增加,且最大內力不應超過控制荷載作用下的最不利內力。e)根據具體條件決定分級加載的方法,最好每級加載后卸載,也可逐級加載達最大荷載后逐級卸載。(2)車輛荷載加載分級的方法a)逐漸增加加載車數量b)先上輕
29、車后上重車。c)加載車位于內力影響線的不同部位。d)加載車分次裝載重物。以上各法亦可綜合采用。(3)加卸載的時間選擇與控制為了減少溫度變化對試驗造成的影響,加載試驗時間以晚10時至晨6時為宜,尤其是采用重物直接加載,加卸載周期比較長的情況下只能在夜間進行試驗。對于采用車輛等加卸載迅速的試驗方式,如夜間試驗照明等有困難時亦可安排在白天進行試驗,但在晴天或多云的天氣下進行加載試驗時每一加卸載周期所花費的時間不宜超過20min。為控制加卸載穩定時間,應選擇一個控制測點(如簡支梁的跨十撓度或應變測點),在每級加載(或卸截)后立即測讀一次,計算其與加載前(或卸載前)測讀值之差值Sg, 然后每隔2min,
30、測讀一次,計算2min前后讀數的差值S,并按下式計算相對讀數差值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定,可進行各觀測點讀數。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定嗣間應不少于5min,對尚未投入營運的新橋應適當延長加載穩定時間。某些橋梁如拱橋,有時當拱上建筑或橋面系參與主要承重構件的受力,因連接較弱或變形緩慢,造成測點觀測值穩定時間較長,如結構的實測變位(或應變)值遠小于計算值,則可將加載穩定時間定為2030min。(4)加載分級的計算根據各加載分級按彈性階段計算加載各測點的理論計算變位(或應變),以便對加載試驗過程進行分析和控制。計算采用的材料彈性模量,
31、如已作材料試驗則用實測值,否則可按規范選用。4.加載設備的選擇靜載試驗加載設備可根據加載要求及具體條件選用,一般有以下兩種加載方式:(1)可行式車輛可選用裝載重物的汽車或平板車,也可就近利用施工機械車輛。選擇裝載的重物時要考慮車箱能否容納得下,裝載是否方便。裝載的重物應置放穩妥,以避免車輛行駛時因搖晃而改變重物的位置。采用車輛加載優點很多,便于調運和加載布置,加卸載迅速等。采用汽車荷載既能作靜載試驗又能作動載試驗,這是較常采用的一種方法。(2)重物直接加載一般可按控制荷載的著地輪跡先搭設承載架,再在承載架上堆放重物或設置水箱進行加載,如加載僅為滿足控制截面內力要求,也可采取直接在橋面堆放重物或
32、設置水箱的方法加載。承載架的設置和加載物的堆放應安全,合理,能按要求分布加載重量,并不使加載設備與橋梁結構共同承載而形成“卸載”現象。重物直接加載準備工作量大,加卸載所需周期一般較長,交通中斷時間亦較長,且試驗時溫度變化對測點的影響較大,因此宜于安排夜間進行試驗。此外其他一些加載方式也可根據加載要求因地制宜采用。5加載物的稱重可根據不同的加載方法和具體條件選用以下方法:(1)稱重法當采用重物直接在橋上加載時,可將重物化整為零稱重后按逐級加載要求分堆置放,以便加載取用。當采用車輛加載時,可將車輛逐軸開上稱重臺進行稱重,如投有現成可供利用的稱重臺,可自制專用稱重臺進行稱重。(2)體積法如采用水箱加
33、載,可通過測量水體積來換算水的重量。(3)綜合計算法根據車輛出廠規格確定空車軸重(注意考慮車輛另配件的更換和添減,汽油、水、乘員重量的變化)。再根據裝載重物的重量及其重心將其分配至各軸。裝載物最好采用規則外形的物體整齊碼放或采用松散均勻材料在車箱內攤鋪平整。以便準確確定其重心位置。無論采用何種確定加載物重量的方法,均應作到準確可靠,其稱重誤差最大不得超過5。最好能采用兩種稱重方法互相校核。第四節 測點設置與觀測1測點布設(1)主要測點的布設測點的布設不宜過多,但要保證觀測質量。有條件時, 同一測點可用不同的測試方法進行校對,一般情況下,對主要測點的布設應能控制結構的最大應力(應變)和最大撓度(
34、或位移)。幾種常用橋梁體系的主要測點布設如下:a簡支梁橋跨中撓度,支點沉降,跨中截面應變。b連續梁橋跨巾撓度,支點沉降,跨中和支點截面應變。c懸臂梁橋懸臂端部撓度,支點沉降,支點截面應變。d拱橋 跨中、處撓度,拱頂,拱腳截面應變。撓度觀測測點一般布置在橋中軸線位置。截面抗彎應變測點應設置在截面橫橋向應力可能分布較大的部位,沿截面上、下緣布設,橫橋向測點設置一般不少于8處,以控制最大應力的分布。當采用測定混凝土表面應變的方法來確定鋼筋混凝土結構中鋼筋承受的拉力時,考慮到混凝土表面已經和可能產生的裂縫對觀測的影響,因而測點的位置應合理進行選擇(見附錄3),如鑿開混凝土保護層直接在鋼筋上設置拉應力測
35、點,則在試驗完后必須修復保護層。(2)其他測點的布設根據橋梁調查和檢算工作的深度,綜合考慮結構特點和橋梁目前狀況等可適當加設以下測點:a)撓度沿橋長或沿控制截面橋寬方向分布。b)應變沿控制截面橋寬方向分布。c)應變沿截面高分布。d)組合構件的結合面上、下緣應變。e)墩臺的沉降、水平位移與轉角,連拱橋多個墩臺的水平位移。f)剪切應變。g)其他結構薄弱部位的應變。h)裂縫的監測測點。 一般應實測控制斷面的橫向應力增大系數,當結構橫向聯系構件質量較差,聯接較弱時則必須測定控制截面的橫向應力增大系數。簡支梁跨中截面橫向應力增大系數的測定,既可采用觀測跨中沿橋寬方向應變變化的方法,也可采用觀測跨中沿橋寬
36、方向撓度變化的方法來進行計算或用兩種方法互校。對于剪切應變測點一般采取設置應變花的方法進行觀測。為了方便,對于梁橋的剪應力也可在截面中性軸處主應力方向設置單一應變測點來進行觀測。梁橋的實際最大剪應力截面應設置在支座附近而不是支座上,具體設置位置參見附錄4。(3)溫度測點的布設選擇與大多數測點較接近的部位設置12處氣溫觀測點,此外可根據需要在橋梁主要測點部位設置一些構件表面溫度觀測點。2儀表的選擇量測儀表的精度要求:靜載測定時應不大于預計量測值的5,動載測定時應不大于預計量測值的10。 機械式儀表具有安裝與使用方便,迅速,讀數可靠的優點,但需要搭設觀測腳手架,而且使用試驗人員較多,電測儀表安裝調
37、試比較費事,影響測試精度的因素也較多,但測試,記錄均比較方便、安全。應根據預計的量測值并考慮儀表的設置和觀測條件來選擇適用的儀表。靜載試驗常用測試儀表的使用精度和量測范圍見表41。 動載試驗量測動應變可采用動態電阻應變儀并配以記錄儀器,量測振動可選用低頻拾震器并配低頻測振放大器及記錄儀器,量測動撓度可選用電阻應變位移計配動態電阻應變儀及記錄儀器。3儀表的棱查與安裝試驗需用的所有儀表均應在測試前進行檢查,并按儀表本身的要求進行標定和必要的誤差修正。采用電阻應變儀進行應變測試時,粘貼電阻片的人員應具有一定的經驗,要根據現場溫度,濕度等條件選擇貼片及防潮工藝,盡量選用與觀測應變部位相同的材料制作溫度
38、補償片。補償片應盡量靠近應變片設置。采用千分表觀測結構表面應變時,在不影響觀測的前提下,應盡量使千分表軸線靠近結構表面,以減小測試誤差。儀表,設備容易受到碰撞,擾動的部位應加保護設備,系保驗繩或設置醒目的標志,以保證儀表正常工作。儀表安裝工作一般應在加載試驗前完成,但亦不應安裝過早,以免儀器受損和遺失。注意儀表安裝位置和方法的正確與否。安裝完畢應由有測試經驗的人員進行檢查,有時可利用過往車輛來觀察儀表工作是否正常。4穩定觀測儀表安裝完畢后,一般在加載試驗之前應對各測點進行一段時間的溫度穩定觀測。中間可每隔10min讀數一次,觀測時間應盡量選擇與加載試驗相同的氣候條件或選擇加載試驗前夕。這一觀測
39、成果用于衡量加載試驗時外界氣候條件對觀測造成的誤差影響范圍。或用于測點的溫度影響修正。5儀表的測讀與記錄儀表的測讀應準確,迅速,并記錄在專門的表格上(參見附錄5),以便于資料的整理和計算。記錄者應對所有測點量測值變化情況進行檢查,看其變化是否符合規律,尤其應著重檢查第一次加載時量測值變化情況。對工作反常的測點應檢查儀表安裝是否正確,并分析其他可能影響其正常工作的原因,及時排除故障。對于控制測點應在故障排除后, 重復一次加載測試項目。當采用記錄紙記錄動應力,動撓度或振動時,應將被記錄的曲線調節至合適的幅度,使其既不超越記錄紙的范圍,又有適當的精度。6裂縫觀測加載試驗中裂縫觀測的重點是結構承受拉力
40、較大部位及原有裂縫較長、較寬的部位。在這些部位應測量裂縫長度、寬度,并在混凝土表面沿裂縫走向進行描繪。加載過程中觀測裂縫長度及寬度的變化情況,可直接在混凝土表面進行描繪記錄,也可采用專門表格記錄。加載至最不利荷載及卸載后應對結構裂縫進行全面檢查,尤其應仔細檢查是否產生新的裂縫,并將最后檢查情況填入裂縫觀測記錄表,必要時可將裂縫發展情況繪制在裂縫展開圖上。第五節 加載試驗的控制與安全措施試驗指揮人員在加載試驗過程中應隨時掌握各方面情況,對加載進行控制。既要取得良好的試驗效果,又要確保人員,儀表設備及橋梁的安全,避免不應有的損失。1加載的控制應嚴格按設計的加載程序進行加載,荷載的大小,截面內力的大
41、小都應由小到大逐漸增加,并隨時作好停止加載和卸載的準備。2測點的觀測對加載試驗的控制點應隨時觀測,隨時計算撲將計算結果報告試驗指揮人員,如實測值超過計算值較多,則應暫停加載,待查明原因再決定是否繼續加載。試驗人員如發現共他測點的測值有較大的反常變化也應查找原因,并及時向試驗指揮人員報告。3加載過程的觀察加載過程中應指定人員隨時觀察結構各部位可能產生的新裂縫,注意觀察構件薄弱部位是否有開裂,破損,組合構件的結合面是否有開裂錯位,支座附近混凝土是否開裂,橫隔板的接頭是否拉裂,結構是否產生不正常的響聲,加載時墩臺是否發生搖晃現象等等。如發生這些情況應報告試驗指揮人員,以便采取相應的措施。 4終上加載
42、控制條件發生下列情況應中途終止加載(1)控制測點應力值已達到或超過用彈性理論按規范安全條件反算的控制應力值時。(2)控制測點變位(或撓度)超過規范允許值時。(2)由于加載,使結構裂縫的長度,縫寬急劇增加,新裂縫大量出現,縫寬超過允許值的裂縫大量增多,對結構使用壽命造成較大的影響時。(4)拱橋加載時沿跨長方向的實測撓度曲線分布規律與計算值相差過大或實測撓度超過計算值過多時。(5)發生其他損壞,影響橋梁承載能力或正常使用時。第六節 加載試驗資料的整理1靜載試驗資料的整理(1)試驗資料的修正a測值修正根據各類儀表的標定結果進行測試數據的修正,如機械式儀表的校正系數,電測儀表的率定系數,靈敏系數,電阻
43、應變觀測的導線電阻影響等等。當這類因素對測值的影響小于1時可不予修正。b溫度影響修正溫度對測試的影響比較復雜。結構構件的各部位不同的溫度變化,結構的受力特性,測試儀表或元件的溫度變化,電測元件的溫度敏感性,自補性等等均對測試精度造成一定的影響。遂項分析這些影響是困難的,一般可采用綜合分析的方法來進行溫度影響修正,即利用加載試驗前進行的溫度穩定觀測數據,建立溫度變化(測點處構件表面溫度或空氣溫度)和測點測值(應變和撓度)變化的線性關系,然后按下式進行溫度修正計算:式中:S溫度修正后的測點加載測值變化;S溫度修正前的測點加載測值變化;t相應于S觀測時間段內的溫度變化();kt空載時溫度上升1時測點
44、測值變化量式中:S空載時某一時間區段內測點測值變化量;t1相應于S同一時間區段內溫度變化量。溫度變化量的觀測對應變宜采用構件表面溫度,對撓度宜采用氣溫。溫度修正系數Kt應采用多次觀測的平均值,如測值變化與溫度變化關系不明顯時則不能采用。由于溫度影響修正比較困難,一般不進行這項工作,而采取縮短加載時間。選擇溫度穩定性較好的時間進行試驗等辦法盡量減小溫度對測試精度的影響。c支點沉降影響的修正當支點沉降量較大時,應修正其對撓度值的影響,修正量C可按下式計算:(2)各測點變位(撓度,位移,沉降)與應變的計算根據量測數據作下列計算式中:Si加載前測值,S1加載達到穩定時測值,Su卸載后達到穩定時測值。(
45、3)主要測點的校驗系數及相對殘余變形的計算對加載試驗的主要測點(即控制測點或加載試驗效率最大部位測點)進行如下計算:式中:Se試驗荷載作用下量測的彈性變位(或應變)值;Ss試驗荷載作用下的理論計算變位(或應變)值。Se與Ss的比較可用實測的橫截面平均值與計算值比較,也可考慮荷載橫向不均勻分布而選用實測最大值與考慮橫向增大系數的計算值進行比較。橫向增大系數最好采用實測值,如無實測值也可采用理淪計算值。b相對殘余變位(或應變) 相對殘余變位(或應變)按下式計算: (4)主要測點彈性變位(或應變)與相應的理論計算值的關系。列出各加載程序時主要測點實測彈性變位(或應變)與相應的理論計算值的對照表,并繪
46、出其關系曲線圖。(5)裂縫發展狀況當裂縫數量較少時可根據試驗前后觀測情況及裂縫觀測表對裂縫狀況進行描述。當裂縫發展較多時應選擇結構有代表性部位描繪裂縫展開圖,圖上應注明各加載程序裂縫長度和寬度的發展。除以上資料的整理外還可根據需要整理各加載程序控制截面應變(或撓度)分布圖,沿橋縱向撓度分布圖等等。2動載試驗資料的整理(1)活載沖擊系數(即動力系數)活載沖擊系數可根據記錄的動應變或動撓度曲線進行分析整理而得,可按下式計算。式中Smin與Sman為相應的最小應變(或撓度)值。(2)活載沖擊系數與車速的關系曲線根據不同車速的活載沖擊系數繪制活載沖擊系數與車速的關系曲線,并求出活載沖擊系數最大值。(3
47、)結構的自振頻率結構的自振頻率可根據橋梁承受沖擊荷載后產生余振的動應力,動撓度或振動曲線分析而得。也可根據橋上無車時的脈動曲線分析而得。除上述資料外,還可根據需要整理強迫振動頻率,阻尼系數等等。第七節 加載試驗成果分析與評定經過荷載試驗的橋梁,應根據整理的試驗資料,分析結構的工作狀況,進一步評定橋梁承載能力,修改和補充第三章第一節的內容,并納入橋梁承載能力鑒定報告和橋梁承載能力鑒定表。一般進行下列分析評定工作。1.結構工作狀況(1)校驗系數校驗系數是評定結構工作狀況,確定橋梁承載能力的一個重要指標。不同結構型式的橋梁其值常不相同,值常見的范圍可參考附錄6。一般要求值不大于1,值越小結構的安全儲
48、備越大,值過大或過小都應該從多方面分析原因。如值過大可能說明組成結構的材料強度較低,結構各部份聯結性能較差,剛度較低等等。值過小可能說明材料的實際強度及彈性模量較高,梁橋的混凝土橋面鋪裝及人行道等與梁共同受力,拱橋拱上建筑與拱圈共同作用,支座摩阻力對結構受力的有利影響,計算理論或簡化的計算圖式偏于安全等等。試驗時加載物的稱量誤差,儀表的觀測誤差等也對值有一定影響。(2)實測值與理論值的關系曲線由于理論的變位(或應變)一般系按線性關系計算。所以如測點實測彈性變位(或應變)與理淪計算值成正比,其關系曲線接近于直線,說明結構處于良好的彈性工作狀況。(3)相對殘余變位(或應變)測點在控制加載程序時的相對殘余變位(或應變)SpSt越小說明結構越接近彈性工作狀況,一般要求SpSt值不大于20,當SpSt大于20時,應查明原因,如確系橋梁強度不足,應在評定時,酌情降低橋梁的承載能力。(4)動載性能當動載試驗的效率d接近1時,不同車速下實測的沖擊系數最大值可用于結構的強度及穩定性檢算。結構的自振頻率,活載強迫振動頻率及阻尼系數等對橋梁承載能力的影響可參考其他有關資料進行分析。2結構的強度及穩定性當荷載試驗項目比較全面時,可采用荷載試驗主要撓度測點的校驗系數來評定結構的強度和穩定性。檢算時用荷載試驗后的舊橋檢算系數Z2代替第二章第三節中舊橋檢算系數Z1,對橋梁結構抗力效應予以提高或折減。磚石
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