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1、国家中职示范学校建设项目,项目四 桥梁荷载试验,任务一 检测桥梁支座的工作性能,任务导入,任务目标,相关知识,操作活动,成绩评定,课后思考题,1,2,3,4,5,6,任务导入根据所学知识，采用荷载试验的方法检测桥梁的施工质量。任务目标1、熟悉荷载试验的目的和意义2、熟悉荷载试验的设备与仪器3、荷载试验的筹备工作训练4、加载方案的确定与实施训练5、制定观测方案的训练6、试验结果的分析与评定训练7、试验报告的内容与编制训练,任务导入/任务目标,桥梁荷载试验分为静载试验和动载试验。桥梁荷载试验是对桥梁工作状态进行直接测试的一种检定手段，其目的是检验桥梁设计与施工的质量；判定桥梁结构实际承载力以及验证
2、桥梁结构设计理论和设计方法。,相关知识,一、荷载试验的目的；桥梁荷载试验分为静载试验和动载试验。桥梁荷载试验是对桥梁结构工作状态进行的直接测试的一种检定手段。试验的目的、任务和内容通常由实际的生产需要或科研所决定。,相关知识,一、荷载试验的目的；一般桥梁荷载试验的目的有：1、检验桥梁设计与施工质量对于一些新建的大、中型桥梁或者具有特殊设计的桥梁，在设计施工过程中必需遇到许多新的问题，为保证桥梁建设质量，施工过程中往往要求做施工监控。在竣工后一般还要进行荷载试验，以检验桥梁整体受力性能和承载力是否达到设计文件和规范的要求，并把试验结果作为评定工程质量优劣的主要技术资料和依据。,相关知识,一、荷载
3、试验的目的；一般桥梁荷载试验的目的有：2、判定桥梁结构的实际承载力旧桥由于构件局部发生意外损伤，使用过程中产生明显病害，设计荷载等级偏低等原因，有必要通过荷载试验判定构件损伤程度及承载力、受力性能的下降幅度，确定其运营荷载等级。同时，旧桥荷载试验也是改建、加固设计的重要依据。3、验证桥梁结构设计理论和设计方法 对于桥梁工程中的新结构、新材料和新工艺，应通过荷载试验验证桥梁的计算图式是否正确，材料性能是否与理论相符，施工工艺是否达到预期目的。对相关理论问题的深入研究，往往也需要大量荷载试验的实测数据。,相关知识,二、荷载试验的主要工作内容；桥梁的荷载试验是一项复杂而细致的工作，应根据试验的目的的
4、进行认真的调查，必要时进行相关的理论分析，在此基础上周密地制定试验方案，对于所有可能出现的问题都要认真考虑并作出处理预案，制定切实可行的试验方案。,相关知识,二、荷载试验的主要工作内容；荷载试验的主要内容为：(1)明确荷载试验的目的；(2)试验准备工作；(3)加载方案设计；(4)测点设置与测试；(5)加载控制与安全措施；(6)试验结果分析与承载力评定；(7)试验报告编写；,相关知识,二、荷载试验的主要工作内容；一般，以上荷载试验内容主要包含在三个阶段：桥梁结构的考擦和试验准备、加载试验与观测、测试结果的分析与评定。目前，桥梁的荷载试验应按我国现行的大跨径混凝土桥梁的试验方法、公路桥涵设计规范等
5、进行。,相关知识,三、荷载试验的准备工作；荷载试验正式进行之前应做好下列准备工作。1试验孔(或墩)的选择对多孔桥梁中跨径相同的桥孔(或墩)可选l3孔具有代表性的桥孔(或墩)进行加载试验。选择时应综合考虑以下因素：(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，便于设置测点或便于实施加载。选择试验孔的工作与制定计划前的调查工作结合进行。,相关知识,三、荷载试验的准备工作；荷载试验正式进行之前应做好下列准备工作。2搭设脚手架和测试支架脚手架和测试支架应分开搭设互不影响，脚手架和测试支架应有足够的强度、刚度和稳定性。脚手架要
6、保证工作人员的安全、方便操作。测试支架要满足仪表安装的需要，不因自身变形影响测试的精度，同时还应保证试验时不受车辆和行人的干扰。脚手架和测试支架设置要因地制宜，就地取材，便于搭设和拆卸，一般采用木支架或建筑钢管支架。当桥下净空较大不便搭设固定脚手架时，可考虑采用轻便活动吊架，两端用尼龙绳或细钢丝绳固定在栏杆或人行道缘石上。整套设置使用前应进行试载以确保安全，活动吊架如需多次使用可做成拼装式以便运输和存放。,相关知识,三、荷载试验的准备工作；荷载试验正式进行之前应做好下列准备工作。3静载试验加载位置的放样和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。如加载工况
7、较少，时间允许，可在每次工况加载前临时放样。如加载工况较多，则应预先放样，且用不同颜色的标志区别不同加载工况时的荷载位置。静载试验荷载卸载的安放位置应预先安排。卸载位置的选择既要考虑加卸载方便，离加载位置近一些，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。对于多孔桥，如有必要将荷载停放在桥孔上，一般应停放在距试验孔较远处以不影响试验观测为度。,相关知识,三、荷载试验的准备工作；荷载试验正式进行之前应做好下列准备工作。4试验人员组织及分工桥梁的荷载试验是一项技术性较强的工作，最好能组织专门的桥梁试验队伍来承担，也可由熟悉这项工作的技术人员为骨干来组织试验队伍。
8、应根据每个试验人员的特长进行分工，每人分管的仪表数目除考虑便于进行观测外，应尽量使每人对分管仪表进行一次观测所需的时间大致相同。所有参加试验的人员应能熟练掌握所分管的仪器设备，否则应在正式开始试验前进行演练。为使试验有条不紊地进行，应设试验总指挥1人，其他人员的配备可根据具体情况考虑。,相关知识,三、荷载试验的准备工作；荷载试验正式进行之前应做好下列准备工作。5其他准备工作加载试验的安全设施、供电照明设施、通讯联络设施、桥面交通管制等工作应根据荷载试验的需要进行准备。,相关知识,任务导入武广高铁湖南段，岳阳某标段有一座桥梁已竣工。现要对该桥进行竣工验收，需对该桥实施桥梁荷载试验。,相关知识,相
9、关知识,任务一 桥梁静载试验任务二 桥梁动载试验,任务导入武广高铁湖南段，岳阳某标段有一座桥梁已竣工。现要对该桥进行竣工验收，需对该桥实施桥梁荷载试验。,任务一 桥梁静载试验,任务一 桥梁静载试验,一、试验观测与记录二、加载实施与控制三、试验数据分析及桥梁承载力评定四、静载试验报告的编制五、静载试验仪器设备的原理及使用,温度稳定观测仪表安装完毕后，一般在加载试验之前应对各测点进行一段时间的温度稳定观测，中间可每隔10mit。读数一次。观测时间应尽量选择在加载试验时外界气候条件对观测造成误差的影响范围，用于测点的温度影响修正。,一、试验观测与记录,仪表的测读与记录人工读表时，仪表的测读应准确、迅
10、速，并记录在专门的表格上(表5-2，表5-3)，以便于资料的整理和计算。记录者应对所有测点量测值变化情况进行检查，看其变化是否符合规律，尤其应着重检查第一次加载时量测值变化情况。对工作反常的测点应检查仪表安装是否正确，并分析其他可能影响其正常工作的原因，及时排除故障。对于控制测点应在故障排除后重复一次加载测试项目。,一、试验观测与记录,电阻应变仪应变观测记录表 表5-2,仪器型号：_ 仪器采用灵敏系数：_应变单位：电阻片标距：_ mm电阻片灵敏系数：_应变计算修正系数：_,一、试验观测与记录,当采用仪器自动采集数据记录时，应对控制点的应变和位移进行监控，测试结果规律异常时，应查明原因采取补救措
11、施。将记录结果整理成表5-2和表5-3的格式，以便进行结果分析，并与原始记录一同保存备查。,百分表挠度(位移)观测记录表 表5-3仪器型号：_ 挠度(位移)单位0Olmm,一、试验观测与记录,裂缝观测加载试验中裂缝观测的重点是结构承受拉力较大部位及旧桥原有裂缝较长、较宽的部位。在这些部位应测量裂缝长度、宽度，并在混凝土表面沿裂缝走向进行描绘。加载过程中观测裂缝长度及宽度的变化情况，可直接在混凝土表面进行描绘记录，也可采用专门表格记录。加载至最不利荷载及卸载后应对结构裂缝进行全面检查，尤其应仔细检查是否产生新的裂缝，并将最后检查情况填入裂缝观测记录表，必要时可将裂缝发展情况绘制在裂缝展开图上。,
12、一、试验观测与记录,1、加载程序加载应在指挥人员指挥下严格按计划程序进行。采用重物加载时按荷载分级逐级施加，每级荷载堆放位置准确、整齐稳定。荷载施加完毕后，逐级卸载。采用车辆加载时，先由零载加至第一级荷载，卸载至零载；再由零载加至第二级荷载，卸至零载，直至所有荷载加完毕（有时为了确保试验结果准确无误，每一级荷载重复施加1-2次）每一级荷载重复施加1次序为纵向先施加重车，后施加两侧标准车；横向先施加桥中心的车辆，后施加外侧的车辆。,二、加载实施与控制,2、加载稳定时间控制为控制加卸载稳定时间，应选择一个控制观测点(如简支梁的跨中挠度或应变测点)，在每级加载(或卸载)后立即测读一次，计算其与加载前
13、(或卸载前)测读值之差值Sg，然后每隔2min测读一次，计算2min 前后读数的差值S，并按下式计算相对读数差值m：m=S/Sg（5-31）,二、加载实施与控制,2、加载稳定时间控制当m值小于1或小于量测仪器的最小分辩值时即认为结构基本稳定，可进行各观测点读数。但当进行主要控制截面最大内力荷载工况加载程序时荷载在桥上稳定时间应不少于5min，对尚未投入营运的新桥应适当延长加载稳定时间。某些桥梁，如拱桥，有时当拱上建筑或桥面系参与主要承重构件的受力，因连接较弱或变形缓慢，造成测点观测值稳定时间较长，如结构的实测变位(或应变)值远小于计算值，可将加载稳定时间定为2030 min。,二、加载实施与控
14、制,3、加载试验过程的观察加载试验过程应对结构控制点位移(或应变)、结构整体行为和薄弱部位破损实行监控，并将结果随时汇报给指挥人员作为控制加载的依据。随时将控制点位移与计算结果比较，如实测值超过计算值较多，则应暂停加载，待查明原因再决定是否继续加载。试验人员如发现其他测点的测值有较大的反常变化也应查找原因，并及时向试验指挥人员报告。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，注意观察：构件薄弱部位是否有开裂、破损，组合构件的结合面是否有开裂错位：支座附近混凝土是否开裂，横隔板接头是否拉裂，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等。如发生这些情况应报告试验指挥人员，以
15、便采取相应的措施。,二、加载实施与控制,4、加载控制条件发生下列情况应中途终止加载：(1)控制测点应力值已达到或超过用弹性理论按规范安全条件反算的控制应力值时；(2)控制测点变位(或挠度)超过规范允许值时；(3)由于加载，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的影响时；(4)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；(5)发生其他损坏，影响桥梁承载能力或正常使用时。,二、加载实施与控制,通过静载试验得到的原始数据、文字和图像描述材料是荷载试验最重要的资料。虽然它们是可靠的。但这些原始资料数
16、量庞大，不直观，不能直接用于评定承载能力，故进行承载力评定之前必须对它进行处理分析，得出直接进行承载能力评定的指标，以满足承载力评定的需要。,三、试验数据分析及桥梁承载力评定,（一）试验数据分析（二）荷载试验成果分析与承载能力评定,1.试验资料的修正测值修正根据各类仪表的标定结果进行测试数据的修正，如考虑机械式仪表较正系数、电测仪表率定系数、灵敏系数、电阻应变观测的导线电阻影响等等。当这类因素对测值的影响小于l时可不予修正。,（一）试验数据分析,1.试验资料的修正温度影响修垂温度对测试的影响比较复杂。结构构件的各部位不同的温度变化、结构的受力特性、测试仪表或元件的温度变化、电测元件的温度敏感性
17、、自补性等等均对测试精度造成一定的影响。逐项分析这些影响是困难的。一般可采用综合分析的方法来进行温度影响修正，即利用加载试验前进行的温度稳定观测数据，建立温度变化(测点处构件表面温度或空气温度)和测点测值(应变和挠度)变化的线性关系，然后按下式进行温度修正计算：,（一）试验数据分析,1.试验资料的修正温度影响修垂S=S一t tKt(5-32)式中：s温度修正后的测点加载测值变化；s温度修正前的测点加载测值变化；t相应于Is观测时间段内的温度变化()；Kt空载时温度上升1时测点测值变化量。Kt=S t1(5-33)式中：S空载时某一时间区段内测点测值变化量；t1相应于s同一时间区段内温度变化量。
18、,（一）试验数据分析,1.试验资料的修正温度影响修垂温度变化量的观测对应变宜采用构件表面温度，对挠度宜采用气温。温度修正系数K1应采用多次观测的平均值，如测值变化与温度变化关系不明显时则不能采用。由于温度影响修正比较困难，一般不进行这项工作，而采取缩短加载时间、选择温度性较好的时间进行试验等办法尽量减小温度对测试精度的影响。,（一）试验数据分析,1.试验资料的修正支点沉降影响的修正当支点沉降量较大时，应修正其对挠度值的影响，修正量c可按下式计算:C=l-x*+xl*b（5-34）式中：c测点的支点沉降影响修正量；lA支点到曰支点的距离；x挠度测点到A支点的距离；A支点沉降量；bB支点沉降量。,
19、（一）试验数据分析,2各测点变位(挠度、位移、沉降)与应变的计算根据量测数据作下列计算总变位(或总应变)St=Sl-Si(5-35)弹性变位(或弹性应变)Se=S1-Si(5-36)残余变位(或残余应变)Sp=St-Se=Su-Si(5-37)式中：Si加载前测值；S1加载达到稳定时测值；Su卸载后达到稳定时测值。,（一）试验数据分析,2各测点变位(挠度、位移、沉降)与应变的计算引入相对残余变位(或应变)的概念描述结构整体或局部进入塑性工作状态的程度。相对残余变位(或应变)按下式计算：Sp=SpSt100(538)式中：Sp相对残余变位(或应变),Sp、St意义同前。相对残余变位(或应变)按下
20、式计算：Sp=SpSt100(538)式中：Sp相对残余变位(或应变),Sp、St意义同前。,（一）试验数据分析,3.应力计算根据测量到的测点应变，当结构处于线弹性工作状态时可以利用应力应变关系计算测点的应力。单向应力状态=E(5-39),（一）试验数据分析,3.应力计算 平面应力状态当主应力方向已知时：1=E1（1+2）(5-40)2=E1（2+2）(5-41)式中：E构件材料弹性模量；构件材料泊松比；1、2方向相互垂直的主应变；1、2方向相互垂直的主应力。,（一）试验数据分析,3.应力计算 平面应力状态主应力方向未知时需用应变花测量其应变计算主应力。应变花的常见形式为直角形或等边形(图5-
21、28a、b)，由三个应变片组成；也可以增加校核片布置为扇形和伞形(图5-28d，e)。采用图528中的五种应变花时测点主应力可以表示为,（一）试验数据分析,3.应力计算 平面应力状态,（一）试验数据分析,图528常用应变花的形式a)直角形；b)直角交叉形；c)等边形；d)扇形；e)伞形,3.应力计算 平面应力状态其中：参数A、B、C由应变花的形式而定，上面五种形式应变花的参数见表54。,（一）试验数据分析,4.试验结果与理论分析的比较为了评定结构整体受力性能，需对桥梁荷载试验结果与理论分析值比较，以检验新建桥是否达到设计要求的荷载标准，或判断旧桥的承载能力。比较时可以将结构位移、应变等试验值与
22、理论计算值列表进行比较，对结构在最不利荷载工况作用下主要控制测点的位移、应力的实测值与理论分析值，要分别绘出荷载位移（p-）曲线，荷载应力（p-）曲线，并绘出最不利荷载工况作用下位移沿结构（纵、横向）分布曲线和控截面应变（沿高度）分布图，绘制结构裂缝分布图（对裂缝编号注明长度、宽度、初裂荷载以及裂缝发展情况）。,（一）试验数据分析,4.试验结果与理论分析的比较为了量化，以及描述试验值与理论分析值比较的结果，此处引入结构校验系数：=SeSs(5-46)式中：Se-试验荷载作用下量测的弹性变位(或应变)值 Ss-试验荷载作用下的理论计算变位(或应变)值。Se与Ss比较可用实测的横截面平均值与计算值
23、比较，也可考虑荷载横向不均匀分布而选用实测最大值与考虑横向增大系数的计算值进行比较。横向增大系数最好采用实测值，如无实测值也可采用理论计算值。,（一）试验数据分析,经过荷载试验的桥梁，应根据整理的试验资料分析结构的工作状况，进一步评定桥梁承载能力，为新建桥验收做出鉴定结论，或作为旧桥承载力鉴定检算的依据，并纳入桥梁承载能力鉴定报告和桥梁载能力鉴定表。一般进行下列分析评定工作。,（二）荷载试验成果分析与承载能力评定,1结构工作状况(1)校验系数校验系数是评定结构工作状况、确定桥梁承载能力的一个重要指标。不同结构形式的桥梁其值常不相同，值常见的范围可参考表55。一般要求值不大于1。值越小结构的安全
24、储备越大。值过大或过小都应该从多方面分析原因o如值过大可能说明组成结构的材料强度较低，结构各部分联结性较差，刚度较低等等。值过小可能说明材料实际强度及弹性模较高，梁桥的混凝土桥面铺装及人行道等与主粱共同受力，拱桥拱上建筑与拱圈共同作用，支座摩阻力对结构受力的有利影响，计算理论或简化的计算式偏于安全等等。试验加载物的称量误差、仪表的观测误差等也对值有一定影响。,（二）荷载试验成果分析与承载能力评定,1结构工作状况(1)校验系数,（二）荷载试验成果分析与承载能力评定,校验数常值表 表55,1结构工作状况(2)实测值与理论值的关系曲线由于理论的变位(或应变)一般系按线性关系计算，所以如测点实测弹性变
25、位(或应变)与理论计算值成正比，其关系曲线接近于直线，说明结构处于良好的弹性工作状况。(3)相对残余变位(或应变)测点在控制荷载工况作用下的相对残余变位(或应变)SpSt越小说明结构越接近弹性工作状况。一般要求SpSt值不大于20，当SpSt大于20时，应查明原因。如确系桥梁强度不足，应在评定时，酌情降低桥梁的承载能力。,（二）荷载试验成果分析与承载能力评定,1结构工作状况(4)动载性能当动载试验效率d接近l时，不同车速下实测的冲击系数最大值可用于结构的强度及稳定性检算。结构的自振频率、活载强迫振动频率及阻尼系数等对桥梁承载能力的影响可参考其他有关资料进行分析。,（二）荷载试验成果分析与承载能
26、力评定,2结构的强度及稳定性当荷载试验项目比较全面时，可采用荷载试验主要挠度测点的效验系数来评定结构的强度和稳定性。检算时用荷载试验后桥梁检算系数Z2代替公路桥梁承载能力检测评定规程中旧桥承载能力检算系数Z1,对桥梁结构抗力效应予以提高或折减。,（二）荷载试验成果分析与承载能力评定,2结构的强度及稳定性砖石和混凝土桥梁：Sd(s0s1Q)Rd(Rim，k）Z2(1-e)(547)钢筋混凝土及预应力混凝土桥：Sd(gG，qQ)bRd(c Rcc，s Rss）Z2(1-e)(548)式中：e承载能力恶化系数；c混凝土构件截面折减系数；s钢筋截面折碱系数。,（二）荷载试验成果分析与承载能力评定,2结
27、构的强度及稳定性各个符号的详细确定方法见公路桥梁承载能力检测评定规程。根据值由表5-6查取Z2的取值范围，再根据下列条件确定Z2值。符合下列条件时，Z2值可取高限，否则应酌减，直至取低限。,（二）荷载试验成果分析与承载能力评定,经过荷载试验的桥梁检算系数z2值表 表56,注：1值应经校核确保计算及实测无误。2值在表列之间时可内插。3当值大于1时应查明原因，如确系结构本身强度不够，应适当降低检算承载能力。,2结构的强度及稳定性加载内力与总内力(加载内力+恒载内力)的比值较大，荷载试验效果较好。实测值与理论值线性关系较好，相对残余变位(或应变)较小。桥梁结构各部份无损伤，风化、锈蚀、裂缝等较轻微。
28、,（二）荷载试验成果分析与承载能力评定,2结构的强度及稳定性值应取控制截面内力最不利荷载工况时最大挠度测点进行计算。对梁桥可采用跨中最大正弯矩荷载工况的跨中挠度；对拱桥检算拱顶截面时可采用拱顶最大正弯矩荷载工况时跨中挠度；检算拱脚截面时可采用拱脚最大负弯矩荷载工况时4截面处挠度；检算4截面时则可用上者平均值；如已安排4截面最大正、负弯矩荷载工况，则可采用该程序时4截面挠度。但拱桥在采用值根据表56进行检算时，应不再另行考虑拱上建筑联合作用。对于旧桥采用值根据公路桥梁承载能力检测评定规程检算不符合要求，但采用Z1值根据式(5-47)求式(5-48)检算符合要求时,可评定桥梁承载能力满足检算荷载要
29、求。,（二）荷载试验成果分析与承载能力评定,3地基与基础当试验荷载作用下墩台沉降、水平位移及倾角较小，符合上部结构检算要求，卸载后变位基本回复时，认为地基与基础在检算荷载作用下能正常工作。当试验荷载作用下墩台沉降、水平位移、倾角较大或不稳定，卸载后变位不能回复时，应进一步对地基、基础进行探查、检算，必要时应对地基基础进行加固处理。,（二）荷载试验成果分析与承载能力评定,4结构的刚度要求试验荷载作用下，主要测点挠度校验系数应不大于1。各点的挠度不超过“桥规”规定的允许值，即圬工拱桥：一个桥范围内正负挠度的最大绝对值之和不小于L1000，履带车和挂车要验算时提高20。钢筋混凝土桥：梁桥主梁跨中 L
30、600 梁桥主要悬臂端L L300 桁架、拱桥 L300,（二）荷载试验成果分析与承载能力评定,5裂缝对于新建桥试验荷载作用下预应力结构不应出现裂缝，钢筋混凝土结构裂缝不超“桥规”容许值：max=(5-49)对于旧桥试验荷载作用下绝大部分裂缝宽度应不大于表5-7规定的允许值，荷载试验后所有裂缝应不大于表5-7规定的允许值。,（二）荷载试验成果分析与承载能力评定,5裂缝,（二）荷载试验成果分析与承载能力评定,裂缝限值表 表5-7,5裂缝注：表中所列除特指外适用于一般条件，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。通过对桥梁结构工作状况、强度稳定性、刚度和抗裂性各项指标进
31、行综合评定，并结合结构下部评定和动力煳旨评定，综合给出桥梁承载能力评定结论，将评定结论写人桥梁承载能力鉴定报告。,（二）荷载试验成果分析与承载能力评定,在全部试验资料整理与分析的基础上，提出桥梁结构静载试验报告。其内容应该包括下列各项：1试验概况主要内容是简要介绍被试验的桥梁结构的型式、构造特点、施工概况。对于鉴定性试验，还要说明在施工设计中存在的技术问题，以及其对使用的影响等。对于科研性试验，还要说明设计中需要解决的问题。文中要适当附上必要的简图。,四、静载试验报告的编制,2试验的目的根据试验对象的特点，要有针对性地说明结构静载试验所要达到的目的和要求。3试验方案设计这一部分要说明根据试验目
32、的确定的测试项目和测试的方法、仪器配备、测点布置情况，并附以简图。同时要说明试验荷载的情况，如试验荷载的形成(是标准列车或汽车荷载，还是模拟的等代荷载)以及加载的程序。4试验日期及试验的过程说明具体组织桥梁静载试验的起讫日期、试验准备的阶段情况、整个试验阶段特殊的问题及其解决办法。,四、静载试验报告的编制,5各项试验达到的精度将本次试验中使用的各种仪器、仪表的类型、精度(最小读数)列表说明，同时还要说明试验中可能使用的夹具对试验精度的影响程度。6试验成果与分析依据桥梁结构静载试验项目，将理论值、实测值以及有关的参考限值进行对比，说明理论与实践二者的符合程度，从中得出试验结构所具有的实际承载能力
33、、抗裂性以及使用的安全度，以及从试验中所发现的新问题。从现场检查的综合情况，说明试验结构的施工质量。对于一些科研性试验，还要从综合分析中说明设计计算理论的正确性和实用性，以及尚存在未解决的问题.如果材料丰富，很有可能从综合分析中，提出简化计算公式等。,四、静载试验报告的编制,7试验记录摘录将试验中所得的实测的控制数据，以列表或以曲线的形式表达出来。8技术结论根据综合分析的结果，得出最后的技术结论，对试验结构做出科学的评价，同时根据存在的问题，提出改进设计或者加强维修养护方面的建议。9经验教训从结构试验的角度，对本次试验的计划、程序、测试方法，提出不足或改进的意见。10有关图表、照片,四、静载试
34、验报告的编制,桥梁静载试验时需测结构的反力、应变、位移、倾角、裂缝等物理量，应选择适当的仪器进行量测。常用的仪器有百分表、千分表、位移计、应变仪、应变计(应变片)、精密水准仪、经纬仪、倾角仪、刻度放大镜等。这些测试仪器按其工作原理可分为机械测试仪器、电测仪器、光测仪器等。机械式仪器具有安装与便用方便、迅速、读数可靠的优点，但需要搭设观脚手架，而且使用试验人员较多，观测读数费时，不便于自动记录；电测仪表安装调试比较麻烦，影响测试的精度的因素也较多，但测试记录仪，较方便，便于数据自动采集记录，操作安全。荷载试验应根据测试内容和量测值的大小选择仪器，试验前应对测试值进行理论分析估计，选择仪器的精度和
35、量测范围，同时满足公路旧桥承载能力鉴定方法中对仪器精度和测范围的要求。本节介绍几种常用的仪器设备。,五、静载试验仪器设备的原理及使用,五、静载试验仪器设备的原理及使用,（一）机械式位移计（二）手持式应变仪（三）电阻应变仪（四）电阻应变原理的推广传感器（五）钢弦式传感器（六）光纤布拉格光栅传感,机械式位移计包括百分表、千分表及张线式位移和挠度计等，其构造和工作原理基本相同，主要区别在于精度和量程不同。百分表和千分表是一种多功能仪表，与其它附属装置配套后可用于量测位移、应变、力、倾角等。,（一）机械式位移计,1百分表的基本构造图51是百分表的构造图。千分表和百分表相似，只不过增加一对放大齿轮。测杆
36、l(图5-1)穿过百分表躯体8齿轮2和3同轴，轴上面套有短针(图中未示)，齿轮4的轴上套有长针5，齿轮2和测杆的齿带相啮合，扇形齿轮3和中央齿轮4啮合。当测杆向上(下)运动时，这些齿轮都转动，从而带动了长针和短针。因此，指针在度盘上示值表示出了测杆相对于躯体8的位移。弹簧6的作用是使测杆跟上测点的位移，并使它回到原始状态。固定在躯体上 可供安装百分表使用。有些百分表背壳上有耳环，也是为安装方便所设。,（一）机械式位移计,1百分表的基本构造,（一）机械式位移计,图5-1百分表构造图1-测杆；2-小齿轮；3一扇形齿轮；4一中央齿轮；5一长针；6_弹簧；7一轴颈；8一躯体；9一扇形齿轮；lO一平齿；
37、1l孔环；12表盘,1百分表的基本构造百分表的分辨力为001mm，通常的量程为5mm或lOmmo最近四川成都量具厂生产的大行程百分表量程为3052mm。这些大行程百分表对结构试验尤为合适。百分表的工作原理，就是利用齿轮转动机构所检测位置的位移值放大，并将检测的直线往复运动转换成指针的回旋转动，以指示其位移数值，见图5一l。千分表是一种测微位移计，其结构与百分表基本相同。由于多了一对齿轮放大，灵敏度又提高了10倍，其分辨力为O001mm，量程为1mm，有的为3mm。机械式位移计是工程结构试验中测量位移最常用的仪器。它读数直观使用方法稳定，但读数工作量大。,（一）机械式位移计,2使用方法使用时，百
38、分表装在表座上(目前大都采用磁性表座)，表架安装在临时专门搭设的支架上，支架应具有一定的刚度，并与被测结构物分开。将测杆触头抵在测点上，借助弹簧的使用，使其接触紧密。当测点沿(或背向)测杆方向发生位移时，推动(或放松)测杆，使测杆的平齿带动小齿轮，小齿轮又和它同轴的大齿轮一起转动，最后使指针齿轮和指针旋转，经过一系列放大之后，便在表盘上指示出位移值。,（一）机械式位移计,3使用时应注意的事项(1)使用时，只能拿取外壳，不得任意推动测杆，避免磨损机件，影响放大倍数。注意保护触头，触头上不得有伤痕。(2)安装时，要使测杆与欲测的位移的方向一致，或者与被测物体表面保持垂直。并注意位移的正反方向和大小
39、，以便调节测杆，使百分表有适宜的测量范围。(3)百分表架要安设稳妥，表架上各个螺丝要拧紧，但当颈夹住百分表的轴颈时，不可夹得过紧，否则会影响测杆移动。(4)百分表安装好，可用铅笔头在表盘上轻轻敲击，看指针摆动情况。若指针不动或绕某一固定值在小范围内左右摆动，说明安装正常。(5)百分表使用日久或经过拆洗修理后，必须进行标定，标定可在专门的百分表、千分表校正仪上进行。千分表与百分表使作方法完全相同。,（一）机械式位移计,4用位移计测挠度与变位用位移计测挠度或某点的位移时，要注意位移的相对性，位移计的定点(表壳)和动点(测杆)必须分别和相对位移的两点连接。位移针可装在各种表架上(如图52所示)，通常
40、用颈箍夹住表的轴颈，也可用其他方式将表壳或轴颈固定在某一个定点，测杆可直接顶住试件测点。,（一）机械式位移计,图5-2百分表安装1一百分表；2调距杆；3_固紧螺丝；4-底座,4用位移计测挠度与变位应用位移计量挠度与变位时，应注意下列问题：(1)作为固定位移计的不动点支架必须有足够的刚性。采用磁性或万能百分表架时，表架连杆不可挑出太长。因为位移计测杆顶住测点时，有一定的反力压在连杆上，如果连杆或支架的柔性较大，就会在该压力作用下产生变形。这样，当结构变形时,仪表就不动或跳动，反映不出测点的真正位移值。,（一）机械式位移计,4用位移计测挠度与变位应用位移计量挠度与变位时，应注意下列问题：(2)位移
41、计测杆与所量测的位移方向完全一致。测点表面需经一定处理，如在混凝土、木材等表面粘贴小块玻璃片或金属薄片等，以避免结构变形后，由于测点垂直于百分表测杆方向的位移，而使位移计产生误差。这种误差有时会很大。如果上述方式还不足以消除误差，则不应将位移测杆直接顶住测点，而须采用其他方式。(3)位移计使用前后要仔细检查测杆上下活动是否灵活。由于灰尘落人或表架颈拧过紧等都会影响杆上下运动的灵活性。,（一）机械式位移计,5用位移计测应变应变，就是结构上某区段纤维长度的相对变化(=LL)。应变仪就是用来测定这个长度变化的仪器。采用特制的夹具将位移计安装在结构表面测定应变，具有精度高、量程大的特点。当应变值变化范
42、围很大或需用大标距测定应变时，采用这种装置是非常合适的。图53所示为位移计应变量测装置。固定位移计和顶杆的夹具，可用钢、铜或铝合金等制成，按照选定的标距以粘贴或预埋的方式固定在结构需量测应变的部位上。,（一）机械式位移计,图53 位移计应变量测装置l一金属夹头；2一顶杆；3一位移计；4-试件,5用位移计测应变粘贴是最常用的固定方式。在混凝土结构上贴夹具时，应先将混凝土表面用砂轮打磨，除去泥灰再用细砂布略为磨光，用丙酮等擦净，随后用胶粘剂将夹具按选定的标距粘上，待胶粘剂固化后，即可安装位移计进行量测。位移计应变量测装置主要用于量测结构构件的轴向应变。常用的量测标距对混凝土为10-20CM，对砖石
43、砌毕体则大。对受荷载后会发生曲率变化的构件，不宜用位移计应变量测装置来测定其表面的应变。因为位移计测杆与构件有一定距离，当构件发生去两次变化时，所测得的应变有时是虚应变(又称视应变)，同时顶杆与位移计测杆接触点发生移动影响量测。因此，仅当构件截面变形满足平截面假定，且曲率变化很小时，才能从所测得的虚应变值，推算出实际应变。,（一）机械式位移计,5用位移计测应变当需要在现场较长期连续地观测结构的应变时，一般的应变仪不适用，手持式应变仪则比较适用。此种仪器的外形见图54，构造原理见图55。,（二）手持式应变仪,图54手持式应变仪外形杆,图55手持式应变仪构造原理1-刚性的金属杆；2-插轴(尖形)；
44、3-薄钢片；4下分表；5一千分表的测杆；6一刚性的金属,5用位移计测应变此仪器的主要部分是千分表4，它固定在一根金属杆1上，其测杆则自由地顶在另一金属杆6的突出部分上，两金属杆之间用两片富有弹性的薄钢片3相连，因而能平行地相对移动，每根金属杆的一端带有一个尖形插轴2，两插轴问的距离1即仪器的标距。后二次读数差即为结构在区段L内的变形L，除以标距L即得杆件的应变值。仪器的各部分合理地选用不同膨胀系数的金属制造，因而使仪器读数受仪器本身的温度影响得到最大限度的消除。,（二）手持式应变仪,5用位移计测应变仪器不是固定在测点上，而是读数时才安上去。因此，为了保证仪器工作稳定可靠，标距两端的小孔必须钻得
45、和仪器的插轴钢尖相吻合。因测量时仪器钢尖和测孔之间的按触稳定与否，直接影响到量测的准确性，如果测孔打得不标准，将使钢尖和测孔的接触极不稳定，增大读数误差，甚至无法读取稳定的读数。,（二）手持式应变仪,用电阻式应变仪测试桥梁结构应变时需用应变仪和电阻应变片(应变计)配合使用。,（三）电阻应变仪,1.电阻应变片 2.应变仪 3.电阻应变测量的温度补偿,电阻应变片又称电阻应变计，简称应变片或电阻片。它是非电量电测中最重要的变换器。应变电测法与其他测试方法比较，有如下的一些优点。敏度高。由于利用电阻片将非电器转换电器，再经电子仪器进行放大、显示和记录，所以能获得很高的放大倍数，从而达到很高的灵敏度。电
46、阻应变仪可以精确地分辨出110-6应变，这个应变的量级对于钢材而言相当于02MPa的应力。,1.电阻应变片,电阻应变片又称电阻应变计，简称应变片或电阻片。它是非电量电测中最重要的变换器。应变电测法与其他测试方法比较，有如下的一些优点。电阻片尺寸小且粘贴牢固。这个特点十分重要。当前某些工程结构(如船体、桥梁、飞机、桁架等)进行全面的应力分析时，往往要测量数十点甚至数百点的应力，电阻片很容易大量使用。对于结构十分紧凑以至其他测量仪表(如杠杆引伸仪)根本无法安装的情况下，电测法就能发挥很大的作用。尺寸大小另一个重要意义在于可以用来测量局部应力。现在电阻片的标距甚至可以小于lmm，这对于应力集中区的测
47、量比较合适。,1.电阻应变片,电阻应变片又称电阻应变计，简称应变片或电阻片。它是非电量电测中最重要的变换器。应变电测法与其他测试方法比较，有如下的一些优点。电阻片质量小。这是一个突出的优点。它使得电测不仅可以作静态应力的测量，而且可以在动态应力分析方面发挥独特作用。对一系列重要的动力学参数(如加速度、振幅、频率、冲击力及爆炸压力等)能够比较精确地进行实验研究。同时应变片的基长可以制作得很短，并且有很高的频率响应能力。因此在应变梯度较大的构件上测量时仍能获得一定的准确度，在高频动应变测量中具有很好的动态响应。,1.电阻应变片,电阻应变片又称电阻应变计，简称应变片或电阻片。它是非电量电测中最重要的
48、变换器。应变电测法与其他测试方法比较，有如下的一些优点。可以在高温(800100)、低温(一100一70)、高压(上万个大气压)、高速旋转(几千转mm几万转mm)、核幅射等特殊条件下成功的使用。,1.电阻应变片,此外，由于应变片输出是电信号，就易于实现测量数字化和自动化。应变片已在实验应力分析、断裂力学、静、动态试验、宇航工程中都有广泛的用途。应变片电测法在用于对结构物表面应变测量时的主要缺点是：粘贴工作量大；粘贴好的应变片较为，野外防潮、防损伤难度大；由于每次使用前需平衡、归零，无法长期观测，一般仅用于短期测试，无法应用于施工监控中；重复使用困难。为克服这些缺点，人们利用电阻应变片的工作原理
49、通过某种转换器问接地测定出被测量的数值。这种转换器称为电阻式应变传感器。,1.电阻应变片,(1)电阻应变片的构造绕线式应变片主要由敏感元件1、基底2、覆盖层3和引出线4等几部分组成，见图5-11。,图511 电阻应变片的构造l一敏感丝栅；2一基底；3一覆盖层；4一引出线,1.电阻应变片,(1)电阻应变片的构造感丝栅是应变片的主要元件，一般由康酮、镍铬合金制成。基底和覆盖层起定位和保护应变片几何形状的作用，也起到与被测试试件之间电绝缘作用。纸基常用厚度0015002mm机械强度高、绝缘性能好的纸张制作。胶基贝|INI生能稳定、绝缘度高、耐腐蚀的聚合胶制成。其它有特殊要求的应变片，可采用不同的材料
50、做成基底。引出线是用以连接导线的过渡部分，一般用直径约为015O30mm的金属丝。粘结剂把丝栅基底和覆盖层牢固地粘结成一个整体。,1.电阻应变片,(2)电阻应变片的分类应变片的种类很多，至今各种规格的应变片已有二万多种。根据不同的方法，有如下的分类。根据敏感元件试件：可分为金属应变片半、导体应变片。根据温度场：低温应变片(工作温度低于一30)常温应变片(工作温度为一3060)中温应变片(工作温度为60350)高温应变片(工作温度高于350),1.电阻应变片,(2)电阻应变片的分类此外，按敏感栅的长度分，有大标距应变片和小标距应变片；按敏感栅形状分，有单轴应变片和应变花。还有各种特殊用途的应变片
