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1、公路桥梁荷载试验规程,(,JTG/T J21-01-2015,),精华详解,交流提纲,我国桥梁建设基本概况,荷载试验目的与依据,荷载试验流程与注意事项,荷载试验设备选取,荷载试验截面选取与测点布置,荷载试验数据处理与评价,第一部分,我国桥梁建设基本概况,荷载试验目的与依据,荷载试验流程与注意事项,荷载试验设备选取,荷载试验截面选取与测点布置,荷载试验数据处理与评价,我国桥梁建设基本概况,经过改革开放,30,多年的发展，我国桥梁建设取得了举世,瞩目的成就。,截至,2015,年底，我国仅公路桥梁总数已近,78,万座，,4592,万延米。,我国已建成的,梁桥,、,拱桥,、,斜拉桥,和,悬索桥,这四类
2、桥梁,的跨径均,居世界同类桥梁前列,。,我国桥梁建设基本概况,我国桥梁建设基本概况,我国桥梁建设基本概况,然而，经过,30,多年的大规模基础设施建设，当前步入维修期的桥梁,数量日益增多。,据不完全统计，目前仅公路桥梁中危桥数量高达,7.96,万座，约占公,路桥梁总数的,10.5%,，,直接影响人民的正常安全出行,。,近年来，由于前期建设“重设计轻养护”，后期管养理念落后、技,术储备不足，以及运营过程中，过桥车辆与日俱增，远超设计负荷，重,车严重超载等因素，桥梁垮塌事件时有发生，,给人民生命财产安全造成,巨大损失,，,给社会带来严重恶劣影响,。,我国桥梁建设基本概况,我国桥梁建设基本概况,第二部
3、分,我国桥梁建设基本概况,荷载试验目的与依据,荷载试验流程与注意事项,荷载试验设备选取,荷载试验截面选取与测点布置,荷载试验数据处理与评价,试验目的与意义,荷载试验最基本的目的是了解桥跨结构的实际工作状态,，检验桥梁结构整体的施工质量与受力性能，对桥梁结构的,正常使用性能、强度、刚度、裂缝等各项指标做出全面的评,价。,对,桥梁结构的实际承载能力做出科学的评估,，,为,桥梁交（竣）工验收,提供重要的科学依据，,为,桥梁的管养维护,提供合理的建议。,试验目的与意义,对于新建桥梁,?,为桥梁顺利的投入运营提供可靠依据,?,为桥梁的长期监测提供完整的初始指纹数据,?,为同类型桥梁设计与施工积累实测试验
4、资料,试验目的与意义,对于采用新结构、新材料、新技术、新工艺等修建的桥梁,?,通过桥梁荷载试验可以直接测得理论分析与计算所需的,相关参数，建立准确的力学模式,?,掌握桥梁结构在荷载作用下的实际受力和工作状况，探,索桥梁结构的受力特点,?,为充实、完善和发展桥梁设计计算理论和施工工艺积累,科学的实践资料,试验目的与意义,对于既有桥梁,?,通过荷载试验可以评估桥梁实际的使用性能和承载能力,?,为既有桥梁的继续安全使用、养护、加固、改建或限载提,供科学的依据,试验依据与规范,?,JTG,D60-2004.,公路桥涵设计通用规范,S.2004.,?,JTG,D62-2004.,公,路,钢,筋,混,凝,
5、土,及,预,应,力,混,凝,土,桥,涵,设,计,规,范,S.2004.,?,YC4-4/1978.,大跨径混凝土桥梁的试验方法,S.1982.,?,JTG/T,J21-2011.,公路桥梁承载能力检测评定规程,S.2011.,?,JTG,D60-2015.,公路桥涵设计通用规范,S.2015.,?,JTG/T,J21-01-2015.,公路桥梁荷载试验规程,S.2016.,?,CJJ/T,233-2015.,城市桥梁检测与评定技术规范,S.2016.,第三部分,我国桥梁建设基本概况,荷载试验目的与依据,荷载试验流程与注意事项,荷载试验设备选取,荷载试验截面选取与测点布置,荷载试验数据处理与评价
6、,荷载试验流程,桥梁现场荷载试验是一项复杂的、系统的工程，有效组,织与合理安排是保证试验顺利进行的关键。,试验组织者应熟悉荷载试验流程，同时应具备相关专业,知识及组织协调能力，对试验的各个环节进行精心安排，认,真做好各项应对措施，确保试验顺利实施并达到预期目的。,荷载试验一般可分为,试验准备,、,现场实施,和,试验结果分,析,等三个阶段。,荷载试验流程,试验准备阶段主要有：,?,资料收集（设计与竣工资料、养护与维修记录等）,?,现场踏勘与外观检查（选取受力性能具有代表性的、易进,行试验的桥跨结构、选择合适的量测仪器等）,?,试验方案制订与优化（选用加载车辆或加载重物，拟定加,载位置等）等内容,
7、荷载试验流程,现场实施阶段主要包括：,?,现场准备（测点与载位布置、仪器设备安装与调试等）,?,预加载试验（整个试验观测系统工作状况的检验与调试等,）,?,正式试验（数据采集、判别与存盘、分级加载、实时监测,等）等工作,荷载试验流程,试验结果分析阶段主要是：,?,根据实际加载载重与载位进行理论重计算分析,?,数据处理与分析,?,荷载试验报告编制等,注意事项,桥梁荷载试验的对象是桥梁这种大型土木工程结构，造,价高昂、社会影响大。,试验方案与实施过程必须遵循,科学,、,严谨,、,安全,的原则,。,对试验方案应反复推敲，对试验过程应做到,实时监测,、,及时反馈,，发现问题及时处理，必要时终止加载。,
8、注意事项,注意事项,试验荷载宜按控制截面最大内力或位移,分成,4,5,级施,加,，受条件所限时至少应分成,3,级施加，当试验加载车辆较,多时应增加分级次数。,分级加卸载不仅是为了,保障安全,而且可以比较全面地,掌握试验桥梁结构,实测力学响应,（应变、挠度）与,所加荷,载,之间的关系。,注意事项,分级加载测读应遵循以下原则：,?,分级加载只有在前一级荷载阶段内结构变位相对稳定后，,才能进入下一级荷载加载。,?,各级荷载施加完成后，裂纹、位移、应变观测点对典型部,位实时监测，待所有数据稳定后，完成数据的采集工作。,?,每一级荷载施加后应观察结构的反应（应变、挠度、裂纹,），确定下一级荷载的施加方式
9、（是否施加及施加位置）,。,注意事项,一般地，桥梁荷载试验加载终止条件为：,?,控制测点应力值已达到或超过弹性理论按规范安全条件,反算的控制应力值时；,?,控制测点变位（或挠度）超过规范允许值时；,?,由于加使结构裂缝长度、宽度急剧增加，新裂缝大量出,现，宽度超出允许值的裂缝大量增多，对结构使用寿命,造成较大的影响时；,注意事项,?,发生其它破坏，如预应力筋崩断、混凝土压碎、桥墩偏,位、支座损坏、变形过大并超过规范允许值等影响桥梁,承载能力或正常使用时；,?,桥体发出异常响声或其他异常情况；,?,斜拉索或吊索（杆）索力增量实测值超过计算时。,注意事项,对于,新建桥梁,来说，需要通过,预加载,来
10、消除非试验荷,载引起的结构变形，对于尚未进行桥面铺装层施工的新建,桥梁，进行荷载试验时还需要,考虑桥面铺装,这部分的受力,影响。,对于,既有桥梁,而言，在进行荷载试验前必须进行详尽,的外观检查以及试验过程中,严格的分级加载,，以防止给结,构形成新的损伤与安全隐患，造成意外发生。,注意事项,对于,钢筋混凝土结构,，还必须,凿出钢筋,用以测试试验荷,载作用下钢筋的受力性能。,当桥梁跨度较大，所需车辆较多时，,应合理安排加载车,摆放位置与顺序,，以防止非加载桥跨或桥梁相近结构因加载,车集中放置造成结构损伤与安全隐患。,第四部分,我国桥梁建设基本概况,荷载试验目的与依据,荷载试验流程与注意事项,荷载试
11、验设备选取,荷载试验截面选取与测点布置,荷载试验数据处理与评价,设备选取原则,对于桥梁荷载试验，量测仪器的选择应多因素综合考虑，以满足试,验目的为前提，根据仪器的技术性能和试验条件的技术要求选择合理的,量测仪器。,在选用仪器设备时，宜注意以下几点：,?,满足量测所需的量程及精度要求，在选用仪表前，应先对被测值进,行估算。,?,同一试验中选用的仪器种类尽可能少，便于设备调配和量测实施以,及精度控制，减少数据处理工作量和避免差错。,设备选取原则,?,所选用测试设备的精度应与实际的测量值相匹配，既能满足测量范围,的需要，又能保证足够的精度。,选用仪表时应考虑试验的环境条件，尽可能避免因环境变化而产生
12、的,测量误差，特别是对由温度变化而产生的误差，在试验时应给予高度,重视。,对于动态试验的量测仪表，除线性范围、灵敏度、幅频特性以及相频,特性都应满足试验要求以外，还需充分考虑桥梁结构超低频振动以及,振动量值较小等的特点，选用灵敏度高、低频特性好的测振仪器。,?,?,第五部分,我国桥梁建设基本概况,荷载试验目的与依据,荷载试验流程与注意事项,荷载试验设备选取,荷载试验截面选取与测点布置,荷载试验数据处理与评价,截面选取,对于验收性荷载试验，,q,取值,0.85,1.05,；对于鉴定性荷载试验,，,q,取值,0.95,1.05,。,S,stat,?,q,?,S,?,?,1,?,?,?,对于桥梁荷载
13、试验，建议采用三轴载重车辆。当设计荷载为汽车,超,20,级或公路,级时，采用,两辆三轴车辆模拟,55t,重车,是目前国内,比较常见的做法。,同时为了保证桥梁不会发生局部加载破坏或严重开裂，加载车,单,轴重,不应大于,140kN,，,否则,须验算桥面板的裂缝宽度和极限承载力。,截面选取,试验控制截面应根据具体的测试项目而定，在满足评,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。,测试截面选择时，应根据桥梁结构的,内力包络图,，按,照,最不利受力原则,选定截面，然后拟定相应的试验工况。,截面选取,序号,桥型,1,、跨中截面最大正弯矩和挠度；,2,、支点截面最大剪力。,1,、,L/4
14、,截面最大正弯矩和挠度；,2,、墩台最大垂直力。,1,、跨中最大正弯矩和挠度；,2,、内支点截面最大负弯矩；,3,、,L/4,截面最大弯矩和挠度。,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。,1,、锚固跨跨中最大正弯矩和挠度；,2,、支点最大负弯矩；,3,、挂梁跨中最大正弯矩和挠度。,1,、支点最大剪力；,2,、挂梁支点截面或悬臂端截面最大剪力。,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。,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
15、、负挠度绝对值之和；,3,、刚架拱斜腿根部截面最大负弯矩。,1,、跨中截面最大正弯矩和挠度；,2,、结点截面的最大负弯矩。,1,、柱脚截面最大负弯矩、最大水平推力。,1,、跨中、支点截面的主桁杆件最大内力；,2,、跨中截面的挠度。,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。,1,、主梁最大挠度；,2,、主梁控制截面最大内力；,3,、索塔塔顶水平变位；,4,、主缆最大拉力，斜拉索最大拉力。,1,、主梁最大纵向漂移；,2,、主塔控制截面最大内力；,3,、吊索最大索力。,内力或位移控制截面,主要,1,简支梁桥,附加,主要,2
16、,连续梁桥、,连续刚构,附加,主要,3,悬臂梁桥、,T,型刚构,附加,主要,4,拱桥,附加,5,刚架桥（包括框架、斜腿刚构,和刚架,-,拱式组合体系）,主要,附加,主要,6,钢桁桥,附加,主要,7,斜拉桥、,悬索桥,附加,测点布置,测点布置必须能够反应结构或构件最不利受力特征，同时应能满,足分析和推断结构工作状况最低的需要，确保实测数据的可靠性，并,应遵循,必要,、,适量,、,方便观测,的原则，具体如下：,?,测点布置应具有代表性,?,测点布置要有针对性,?,测点布置要有利于仪器安装和观测读数，对试验操作是安全的,?,为保证测试数据的可靠性，测点数量应是足够的，利用结构的对,称互等原理，可适当
17、减少测点布置数量。,测点布置,桥梁动力荷载试验的测试截面应根据桥梁结构振型特,征和行车动力响应最大的原则确定。,动力特性传感器布置应根据事先计算的理论最大值位,置（即振幅最大，波峰、波谷处）进行布置，同时要,避免,振型节点位置,。,测点布置,测定桥梁结构振型，可采用下述两种方法：,I.,在所要测定桥梁结构振型的,峰、谷点上,布设测振传感器（,拾振器），用放大特性相同的多路放大器和记录特性相同,的多路记录仪，同时测记各测点的振动响应信号。,II.,将结构,分成若干段,，选择合适的参考点（,不动点,），在参,考点和各分界点分别布设测振传感器（拾振器），用放大,特性相同的多路放大器和记录特性相同的多
18、路记录仪，同,时测记各测点的振动响应信号。,第六部分,我国桥梁建设基本概况,荷载试验目的与依据,荷载试验流程与注意事项,荷载试验设备选取,荷载试验截面选取与测点布置,荷载试验数据处理与评价,数据后处理,静载数据后处理,温度影响修正：,S,?,S,?,?,t,K,t,?,?,?,?,?,?,?,?,?,1,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,1,?,?,?,?,?,r,?,?,R,?,2,r,?,?,R,?,导线电阻修正：,支点沉降修正：,l,?,x,x,C,?,?,a,?,?,b,l,l,数据后处理,动载数据后处理,通过对采集的动态测试信号进行检查和数据质量评判，,剔除异常数据、加窗和
19、趋势项、数字滤波等必要的后处理，,舍弃噪声大、时程曲线畸变的样本或数据段，,应保证经过处理后的信号客观真实，,不得使有效信号受到抑制或产生畸变，,确保用于分析计算的样本数据真实可靠，,数据质量满足结构性能评价的要求。,数据后处理,自振频率,可采用,频谱分析法,、,波形分析法,或,模态分析法,。,波形分析法适用,单一频率,自振信号,a,/,m,s,-,2,多,阶,自,振,叠,加,信,号,t,/,s,a,/,m,s,-,2,滤,波,后,单,一,自,振,信,号,t,/,s,数据后处理,频谱分析法可用于确定自振信号的各阶频率，用于分析的数,据块中,不得包含强迫振动成分,。,a,/,m,s,-,2,振,
20、动,加,速,度,信,号,t,/,s,?,?,动,应,变,实,测,信,号,自,由,振,动,起,始,点,t,/,s,数据后处理,采用,跳车激振试验,来分析自振频率，当,桥梁跨径较小,，,激振荷载对结构振动具有附加质量影响时，应考虑桥面附加,质量的影响。,M,0,?,M,f,0,?,f,M,0,采用,跑车余振激励,时，要确定车辆驶离桥梁的准确时刻,，以避免将强迫振动当作自由振动进行处理所导致自振频率,误判。,数据后处理,阻尼参数可采用,波形分析法,、,半功率带宽法,或,模态分析法,。,波形分析法,只适合,单一频率,的自振信号，多阶自振信号叠加的波,形应,首先分离为单一频率的自振信号,。,m,T,y,
21、n,y,n,+,1,y,n,?,y,n,1,?,?,ln,?,m,T,y,?,y,?,n,?,m,n,?,m,?,?,D,?,v,?,1,ln,y,n,?,y,n,?,?,2,m,?,y,n,?,m,?,y,n,?,m,?,T,y,n,y,n,+,1,t,n,t,n,t,n,+,1,t,n,+,1,y,n,+,m,t,n,+,m,t,n,+,m,y,n,+,m,数据后处理,半功率带宽法,是在自振频谱图上对每一阶自振峰处通过,确定半功率带宽来推定阻尼比的方法。频率分辨率,f,应不大,于,1%,的自振频率值，以保证插值计算的精度。,振,幅,A,m,a,x,(,f,=,f,n,),A,1,?,f,D
22、,?,?,f,f,?,?,2,?,1,2,f,2,f,n,n,A,m,a,x,/,2,f,1,f,2,频,率,f,荷载试验评价,静载试验评价,总变位（或总应变）：,S,t,?,S,I,?,S,i,弹性变位（或弹性应变）：,S,?,S,?,S,e,I,u,?,S,S,S,?,S,残余变位（或残余应变）：,S,p,t,?,e,?,u,i,荷载试验评价,静载试验评价,横向增大系数：,荷载横向分布系数：,S,e,m,a,x,?,?,S,e,m,i,?,f,i,n,?,f,i,i,?,1,校验系数：,相对残余：,S,e,?,?,S,s,S,P,?,S,P,?,100,%,S,t,荷载试验评价,结,构,类
23、,型,钢桥,钢筋混凝土板桥,钢筋混凝土梁桥,预应力混凝土桥,圬工拱桥,钢筋混凝土拱桥,应变（或应力）,效验系数,0.75,1.00,0.20,0.40,0.40,0.80,0.60,0.90,0.70,1.00,0.50,0.90,挠度效验系数,0.75,1.00,0.20,0.50,0.50,0.90,0.70,1.00,0.80,1.00,0.50,1.00,荷载试验评价,动载试验评价,S,dyn,行车试验的动力试验荷载效率：,?,dyn,?,S,实测桥梁结构的最低自振频率应满足：,f,d,?,f,c,桥梁的冲击系数：,f,d,y,n,?,-,1,?,?,?,f,s,t,a,t,?,?,?
24、,?,?,?,d,y,n,-,1,?,?,?,s,t,a,t,荷载试验评价,动载试验评价,桥梁的冲击系数：,S,m,ax,?,?,1,?,?,?,S,m,ean,?,?,?,S,m,ean,?,S,m,ax,?,S,m,in,?,?,2,S,m,e,a,n,S,m,i,n,S,m,a,x,荷载试验评价,上,部,结,构,f,1.1,1.00,f,1.10,0.90,f,1.00,下,部,结,构,f,1.2,1.00,f,1.20,0.95,f,1.00,结构损伤程度评定,无损伤,轻微,中等,0.75,f,0.90,f,0.75,0.80,f,0.95,f,0.80,严重,危险,备注：,1,、,f
25、,=,f,measured,/,f,theory,，式中：,f,measured,为实测自振频率，,f,theory,为理论计算,频率；,2,、当在本次结构自振频率测试前且在同条件下有上一次结构自振频率的实测,值时，上式中的理论计算频率,f,theory,应采用此值。,荷载试验评价,结构类别,裂,缝,部,位,主筋附近竖向裂缝,腹板斜向裂缝,钢,筋,混凝土梁,组合梁结合面,横隔板与梁体端部,支座垫石,预应力,混凝土梁,梁体竖向裂缝,梁体纵向裂缝,拱圈横向,砖、石、混凝土拱,拱圈纵向,拱波与拱肋结合处,墩台帽,经常受浸蚀性,环境水影响,墩,台,墩台身,常年有水，但无侵蚀性影响,无筋,干沟或季节性有
26、水河流,有冻结作用部份,备,注,0.35,0.40,0.20,有筋,无筋,有筋,允许最大缝宽,/mm,0.25,0.30,0.50,0.30,0.50,不允许,0.20,0.30,0.50,0.20,0.30,0.20,0.30,0.25,不允许贯通墩台身截面的一半。,裂缝高小于截面高一半,半裂缝长小于跨径,1/8,不允许贯通结合面,其,它,要,求,表中所列除特殊要求外适用于一般条件。对于潮湿和空气中含有较多腐蚀性气体等条件下的缝宽限制应要求严格一些。,荷载试验评价,桥梁类型,圬工拱桥,计算活载挠度限值,一个桥跨范围内正、负挠度的最大绝对值之和不大于,l,/1000,梁桥主梁跨中,梁桥主梁悬臂
27、端,钢筋混凝土与预应力,混凝土桥,桁架、拱,斜拉桥预应力混凝土主梁,悬索桥预应力混凝土加劲梁,简支或连续桁架,钢,桥,简支或连续板梁,斜拉桥钢主梁,悬索桥钢加劲梁,l,/600,l,1,/300,l,/800,l,/500,l,/500,l,/500,l,/500,l,/400,l,/250,备,注,1,、,l,分别为简支梁的计算跨径、桁架、拱的计算跨径、斜拉桥的中跨计算跨径、悬索桥中跨的计,算跨径；,2,、,l,1,为悬臂长度；,3,、试验荷载作用下，如一个桥跨结构范围内有正、负挠度，则表列限值为正、负挠度的最大绝,对值之和的限值。,荷载试验评价,工,作,性,能,测,试,定,期,检,查,质,
28、量,状,况,与,耐,久,性,参,数,检,测,汽,车,荷,载,调,查,结,构,固,有,模,态,参,数,构,件,表,观,质,量,状,况,混,凝,土,强,度,钢,筋,自,然,电,位,混,凝,土,电,阻,率,混,凝,土,保,护,层,厚,度,混,凝,土,氯,离,子,含,量,混,凝,土,碳,化,深,度,材,料,风,化,物,理,化,学,损,伤,钢,筋,锈,蚀,截,面,折,减,交,通,量,大,吨,位,车,混,入,率,轴,荷,分,布,特,征,检,测,参,数,桥,梁,技,术,状,况,检,算,系,数,Z,1,材,料,性,能,与,耐,久,性,退,化,状,况,承,载,力,恶,化,系,数,构,件,损,伤,程,度,截,面,
29、折,减,系,数,汽,车,荷,载,变,异,活,载,影,响,修,正,系,数,评,定,系,数,用,Z,2,代,替,Z,1,承,荷,载,试,验,确,定,检,算,系,数,Z,2,载,按,图,2.,2.,3,-,2,所,示,表,达,式,进,行,等,效,力,鉴,定,检,算,结,构,抗,力,效,应,荷,载,效,应,分,析,N,荷,载,效,应,最,不,利,组,合,值,高,于,抗,力,效,应,检,算,值,5,%,2,5,%,Y,承,载,力,评,定,报,告,荷载试验评价,桥,梁,调,查,外,观,质,量,状,况,混,凝,土,强,度,结,构,模,态,参,数,旧,桥,检,算,系,数,Z,1,截,面,折,减,系,数,?,c
30、,承,载,能,力,恶,化,系,数,?,e,砖,石,混,凝,土,配,筋,混,凝,土,k,S,d,(,?,s,o,?,?,s,l,Q,),R,d,(,R,/,?,m,?,j,),Z,1,?,c,S,d,(,?,g,G,;,?,q,Q,),?,b,R,d,(,?,c,R,c,/,?,c,;,?,s,R,s,/,?,s,),Z,1,(,1,-,?,e,),截,面,折,减,系,数,?,c,、,?,s,活,载,影,响,修,正,折,减,系,数,?,q,活,载,影,响,修,正,折,减,系,数,?,q,结,构,检,算,配,筋,混,凝,土,k,砖,石,混,凝,土,S,d,(,?,s,o,?,?,s,l,Q,),R
31、,d,(,R,/,?,m,?,j,),Z,1,?,c,S,d,(,?,g,G,;,?,q,Q,),?,b,R,d,(,?,c,R,c,/,?,c,;,?,s,R,s,/,?,s,),Z,2,(,1,-,?,e,),旧,桥,检,算,系,数,Z,2,承,载,能,力,鉴,定,不,足,以,鉴,定,承,载,能,力,荷,载,试,验,编,制,报,告,结语,桥梁现场荷载试验是一项复杂的、系统的工程，这就,要求荷载试验组织者不仅要具有相当专业的技术知识，而,且还需要一定的组织协调能力，统筹把握全局。,荷载试验是一个技术活,，需要桥梁检测工程师具有,严,谨的科学态度,、,高度认真负责的事业心,，做到对桥梁结构,承载能力的准确与科学评定。,Thanks,
