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1、金壇市丹金溧漕河南門橋改造工程施工便橋荷載試驗報告目 錄1. 橋梁概況及試驗實施情況11.1 橋梁概況11.2 技術標準11.3 試驗實施情況12. 荷載試驗的目的13. 荷載試驗的依據14. 荷載試驗前的檢測35. 荷載試驗的內容及方法45.1 靜載試驗46. 儀器設備及測試系統147. 荷載試驗人員安排148. 各加載工況工作流程159. 靜載試驗結果159.1 應力159.2 撓度1710. 荷載試驗后的檢查1711. 荷載試驗結論1813. 建議181. 橋梁概況及試驗實施情況1.1 橋梁概況金壇市丹金溧漕河南門橋改造工程施工便橋位于南門橋北側約200m處，為臨時南門橋的鋼便橋。本橋結2、構型式為加強雙排單層型裝配式鋼橋，跨徑為四跨14.4m+15.0m+15.0m+15.6m，南北雙幅布置，單幅橋橋面寬為4.0m，下部結構橋墩采用鋼管樁基礎，橋臺采用混凝土基礎臺身。1.2 技術標準(1) 橋梁荷載等級：公路-級，人群荷載按公路橋涵設計通用規范(JTG D60-2004)第條取用；(2) 單幅橋面寬度組成：0.63m貝雷架+4.0m人車混合道+0.63m貝雷架；(3) 限載：限載55t，嚴禁非施工超載汽車上橋；(4) 限速：10km/h。1.3 試驗實施情況南門橋靜載試驗項目組于2016年4月6日進場，對其進行了外觀檢查、測點布設、車輛聯系及橋面布載等工作。4月10日，各項準備3、工作就緒，并4月11日凌晨0000至430對左、右幅橋梁依次進行了靜載試驗?，F場試驗照片見圖1-1所示。2. 荷載試驗的目的(1) 通過靜載試驗，掌握結構的現有工作狀況，判斷橋梁的實際工作狀況是否符合設計要求或處于正常受力狀態；(2) 通過靜載試驗研究和理論計算分析，對橋梁的承載能力及工作狀況作出綜合評價，檢驗橋梁結構的質量，說明工程的安全度和可靠性，為橋梁后期的養護積累資料。3. 荷載試驗的依據(1) 公路工程技術標準(JTG B01-2003)；(2) 公路橋涵設計通用規范(JTG D60-2004)；(3) 公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范(JTG D62-2004)；(4) 公4、路橋涵地基與基礎設計規范(JTG D63-2007)；(5) 公路橋涵地基與基礎設計規范(JTJ024-85)；(6) 公路橋涵鋼結構及木結構設計規范(JTJ025-86)；(7) 鐵路橋梁鋼結構設計規范(TB10002.2-2005)；(8) 鋼結構設計規范（GB 50017-2003）；(9) 公路橋梁抗震設計細則(JTG/T B02-01-2008)；(10) 公路橋涵施工技術規范(JTG/T F50-2011)；(11) 公路橋涵養護規范(JTG H11-2004)；(12) 公路工程質量檢驗評定標準(JTG F80/1-2004)；(13) 混凝土結構試驗方法標準(GB50152-25、012)；(14) 公路橋梁承載能力檢測評定規程(JTG/T J21-2011)；(15) 公路橋梁荷載試驗規程(JTG/T J21-01-2015)；(16) 南門橋施工便橋設計圖紙。應變片安裝數據采集加載試驗1加載試驗2圖1-1 現場試驗照片4. 荷載試驗前的檢測在對橋梁進行荷載試驗之前，對橋梁的實際狀況進行檢測，主要病害情況如表4-1所示：表4-1 南門鋼構件主要病害貝雷片貝雷片上弦桿、下弦桿、斜撐等防銹漆產生大面積脫落，均不同程度產生了銹蝕，局部銹蝕比較嚴重，除去表面浮銹層，已經產生銹坑；貝雷片未見有明顯變形，銷子和保險插銷未見有松動和缺失現象。橫梁(工字鋼)工字鋼未見有明顯變形和損傷6、，但防銹漆產生大面積脫落，銹蝕嚴重。 縱梁縱梁未見有明顯變形和損傷，但防銹漆產生大面積脫落，銹蝕嚴重。斜撐(工字鋼)斜撐未見有明顯變形和損傷，但防銹漆產生大面積脫落，銹蝕嚴重?？癸L拉桿抗風拉桿個別產生松動現象，拉桿圓鋼表面銹蝕明顯。定型鋼橋面鋼橋面底方鋼和槽鋼銹蝕嚴重，橋面鋼板長時間受車輛碾壓已經開始出現翹曲和變形，鋼板之間產生較大空隙。U型螺栓橋面板與工字鋼之間的U型螺栓未見有松動和缺失現象，但表面均不同程度產生了銹蝕現象。a) 貝雷銹蝕b) 貝雷插銷銹蝕c) 橋面鋼板翹曲d) 貝雷橫向連接銹蝕e) 抗風拉桿有松動f) 鋼橋面底方鋼和槽鋼銹蝕嚴重圖4-1 南門橋鋼結構病害圖5. 荷載試驗的內7、容及方法5.1 靜載試驗5.1.1測試內容根據該橋荷載試驗的主要目的，通過計算分析，確定以下靜載試驗測試項目：(1) 邊跨跨弦桿的正應力和橋面撓度；(2) 中跨跨弦桿的正應力和橋面撓度；(3) 中支點附近斜腹桿和弦桿的正應力。5.1.2 測試方法(1) 應變測試：采用應變片和靜態應變轉換箱、采集箱測試。(2) 撓度觀測：通過位移傳感器及采集箱測試。5.1.3 測試截面及測點布置本橋計算采用橋梁結構分析軟件MIDAS/CIVIL2015，單幅橋梁結構離散為5851個單元，3252個節點，計算幾何模型見圖5-1所示。圖5-1橋梁計算模型活載作用下的軸力包絡圖見圖5-2所示，撓度包絡圖見圖5-3所示8、。圖5-2 活載作用下主梁軸力包絡圖(單位:kN)圖5-3 活載作用下撓度包絡圖(單位：m)根據上述計算結果，并結合本橋梁的構造特點，單幅橋梁靜載試驗選擇截面1-16-6為內力控制截面，其中截面1-1截面4-4為弦桿最大軸力控制截面，截面5-56-6為中支點處腹桿最大軸力控制截面?？刂平孛嫖恢萌鐖D5-4所示，各截面測點布置見圖5-5、圖5-6。a) 試驗測試截面示意圖b) 第四跨跨中測試截面位置大樣圖c) 第三跨跨中測試截面位置大樣圖d) 第二跨跨中與中支點測試截面位置大樣圖圖5-4 各測試截面總布置圖(單位：cm)a) 上、下弦桿縱向傳感器布置圖(截面1-14-4、截面6-6)b)斜腹桿縱向9、傳感器布置圖（截面5-5）圖5-5 各測試截面桿件傳感器布設(單位：mm)圖5-6 截面1-14-4位置處橋面撓度測點(單位：mm)注：、截面3-3、4-4為左幅橋第三跨跨中附近測試截面，截面(3)-(3)、(4)-(4)為右幅橋第二跨跨中附近測試截面； 、截面5-5、6-6為小樁號中支點附近測試截面，本次試驗中選擇左幅橋進行試驗。5.1.4 試驗荷載及加載試驗效率根據公路橋梁承載能力檢測評定規程及公路橋梁荷載試驗規程的建議，結合本橋結構特點和使用要求，取靜力試驗荷載的效率為1.050.85。其中：靜力試驗荷載效率；式中：Sstat試驗荷載作用下，檢測部位變形或內力的計算值； S 設計標準荷載10、作用下，檢測部位變形或內力的計算值； 設計取用的動力系數。本橋設計荷載為公路-級、人群荷載按公路橋涵設計通用規范(JTG D60-2004)第條取用，荷載試驗中采用等效荷載進行加載，試驗中加載車輛選用同一型載重汽車，其中單輛車總重350kN(前軸重70kN，中后軸重280kN，前中軸距350cm，中后軸距135cm)。加載車輛示意圖見圖5-7，實際車重見表5-1。 表5-1 加載車輛的重量編號車輛車牌號總重(kN)1蘇D593113512蘇D09632350圖5-7 主橋加載車型圖 （單位：cm）本試驗各加載截面的加載控制值及試驗效率見表5-2，各加載工況下測試的內容見表5-3。車輛加載載位見11、圖5-8圖5-11。表5-2 各加載截面的加載控制值及試驗效率表工況測試截面內力設計荷載效應試驗荷載效應效率系數工況11-1N-(kN)-255-2330.912-2N+(kN)2382140.90工況2(2)3-3/(3)-(3)N-(kN)-196-1730.884-4/(4)-(4)N+(kN)1991750.88工況35-5N-(kN)-135-1200.896-6N-(kN)-146-1350.92注：、正為軸向受拉，負為軸向受壓；、工況2為左幅橋第三跨跨中試驗工況，工況2為右幅橋第二跨跨中試驗工況。表5-3 靜載試驗工況及測試內容試驗工況截面號測試內容工況11-11-1、2-2截面12、應變、橋面撓度2-2工況23-33-3、4-4截面應變、橋面撓度4-4工況2(3)-(3)(3)-(3)、(4)-(4)截面應變、橋面撓度(4)-(4)工況35-55-5截面應變6-66-6截面應變 表5-4 加載車輛分級及相應加載卸載噸位表（kN）工況加載截面加載分級一級二級工況11-1、2-2截面正載 350/350700/700工況23-3、4-4截面正載350/350700/700工況2(3)-(3)、(4)-(4)截面正載350/350700/700工況35-5、6-6截面正載350/350700/700 注：分子為加載值，分母為卸載值5.1.5各工況影響線和布載圖(1) 工況1：邊13、跨1-1、2-2截面最大軸力的加載試驗a) 1-1截面軸力影響線b) 2-2截面軸力影響線c) 工況1布載計算圖式d) 工況1全級加載平面圖圖5 -8 工況1 1-1、2-2截面軸力影響線及加載布置圖(單位：cm)(2) 工況2：邊跨3-3、4-4截面最大軸力的加載試驗a) 3-3截面軸力影響線b) 4-4截面軸力影響線c) 工況2布載計算圖式d) 工況2全級加載平面圖圖5-9 工況2 3-3、4-4截面軸力影響線及加載布置圖(單位：cm)(3) 工況2：邊跨 (3)-(3)、(4)-(4)截面最大軸力的加載試驗a) (3)-(3)截面軸力影響線b) (4)-(4)截面軸力影響線c) 工況2布14、載計算圖式d) 工況2全級加載平面圖圖5-10 工況2 (3)-(3)、(4)-(4)截面軸力影響線及加載布置圖(單位：cm)(4) 工況3：邊跨5-5、6-6截面最大軸力的加載試驗a) 5-5截面軸力影響線b) 6-6截面軸力影響線c) 工況3布載計算圖式d) 工況3全級加載平面圖圖5-11 工況3 5-5、6-6截面軸力影響線及加載布置圖(單位：cm)5.1.6 加載注意事項及終止加載條件(1) 加載穩定時間每個工況均采用分級加載方式；每個工況荷載在梁上穩定時間：10min15min；所有測試項目完成后，且實測數據無異常時，再進入下一個工況。(2) 終止加載控制條件控制測點實測應力超過計算15、的控制應力值時；控制測點實測撓度超過計算的控制撓度值時；發生其它影響構件承載能力或正常使用的損壞時。5.1.7 靜載試驗數據處理(1) 校驗系數實測結構的校驗系數是撓度或應力試驗值與理論計算值之比，它反映了結構的實際工作狀態。其中：實測彈性變位(或彈性應變)理論彈性變位(或彈性應變)實測結構校驗系數是一個重要的評定指標，可以從中判斷橋梁的承載能力狀況。當時說明結構的計算偏于安全，結構的承載能力有一定的安全儲備。應力校驗系數越小，說明主梁的強度貯備越高；撓度校驗系數越小，說明主梁的剛度越好。(2) 相對殘余變位(或應變)根據量測數據作下列計算：總變位(或總應變)： 彈性變位(或彈性應變)： 殘余16、變位(或殘余應變)： 相對殘余變位或應變： 其中：相對殘余變位或應變小，說明主梁處于彈性工作狀態。測點在控制荷載工況作用下的相對殘余變位(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。6. 儀器設備及測試系統本橋靜載試驗使用的儀器設備見表6-1：表6-1 主要儀器設備一覽表序號儀器設備名稱規格單位數量1激光測距儀D2臺12裂縫測寬儀DJCK-2臺13數碼相機Sony臺14應變計/只1565位移傳感器(位移計)YHD-50只86靜態應變轉換箱、采集箱DH3816套17. 荷載17、試驗人員安排本橋靜載試驗具體工作人員安排見7-1所示：表7-1 主要試驗人員序號姓名職務專業分工職 稱1周劍峰項目總負責項目總協調碩士、高級工程師2黃彬現場檢測負責檢測總協調碩士、高級工程師3周平項目技術總負責技術負責本科、高級工程師4陳鋒現場檢測人員現場檢測人員本科、工程師5夏寧現場檢測人員現場檢測人員本科、工程師6劉立現場檢測人員現場檢測人員本科、工程師8. 各加載工況工作流程各加載工況工作流程如下：(1) 橋梁空載，根據現場負責人的指令，各測量組讀取橋梁在空載下的初始讀數，加載車輛在停車場待命；(2) 各測量組讀取完初始數據后向現場負責人匯報，然后現場負責人向車輛調度組下指令，加載車輛逐18、批進場(逐級加載)，相繼進入指定位置；(3) 加載車輛全部到位后，靜置10min15min向現場負責人報告?，F場負責人下達指令，各個測量小組開始測量；(4) 各個測量小組完成本工況各自的測量任務后，向現場負責人報告；(5) 根據各測量小組匯報的測量結果，總指揮判斷試驗數據是否正常。如果測量結果異常，則命令相應的小組重新測量。如果一切正常，則命令加載車輛撤離；(6) 車輛撤離后，待10min15min向現場負責人報告?，F場負責人下達指令，各個測量小組開始卸載測量，本工況結束；(7) 進入下一加載工況，重復(1)(6)步直至試驗結束。 9. 靜載試驗結果9.1 應力該鋼便橋左、右幅橋梁各荷載工況作19、用下相應截面的應力實測值與理論值比較表見表9-1表9-2，表中數據正號表示拉應力，負號表示壓應力。表9-1 各工況下測試截面實測應力與理論應力對比表工況測試截面測點位置實測平均應力e(MPa)理論平均應力s(MPa)校驗系數e/s工況11-1左側貝雷內貝雷片-78.9-94.40.84外貝雷片-67.3-88.50.76右側貝雷內貝雷片-80.4-94.40.85外貝雷片-79.1-88.50.892-2左側貝雷內貝雷片77.983.10.94外貝雷片68.575.80.90右側貝雷內貝雷片70.983.10.85外貝雷片60.475.80.80工況23-3左側貝雷內貝雷片-55.2-70.220、0.79外貝雷片-49.8-65.90.76右側貝雷內貝雷片-61.7-70.20.88外貝雷片-55.0-65.90.834-4左側貝雷內貝雷片45.965.60.70外貝雷片44.857.70.78右側貝雷內貝雷片51.365.60.78外貝雷片48.157.70.83工況35-5左側貝雷內貝雷片-107.0-122.00.88外貝雷片-81.5-101.30.80右側貝雷內貝雷片-98.6-122.00.81外貝雷片-94.2-101.30.936-6左側貝雷內貝雷片-50.9-55.10.92外貝雷片-37.2-44.80.83右側貝雷內貝雷片-40.0-55.10.73外貝雷片-3921、.3-44.80.88表9-2 各工況下測試截面實測應力與理論應力對比表 工況測試截面測點位置實測平均應力e(MPa)理論平均應力s(MPa)校驗系數e/s工況11-1左側貝雷內貝雷片-81.8-94.40.87外貝雷片-79.0-88.50.89右側貝雷內貝雷片-76.4-94.40.81外貝雷片-74.9-88.50.852-2左側貝雷內貝雷片60.883.10.73外貝雷片60.175.80.79右側貝雷內貝雷片75.483.10.91外貝雷片62.075.80.82工況2(3)-(3)左側貝雷內貝雷片-58.8-70.20.84外貝雷片-50.6-65.90.77右側貝雷內貝雷片-6522、.2-70.20.93外貝雷片-51.3-65.90.78(4)-(4)左側貝雷內貝雷片47.865.60.73外貝雷片45.257.70.78右側貝雷內貝雷片56.065.60.85外貝雷片47.557.70.82表中測點位置中的名詞解釋見下圖所示(左、由橋梁小樁號至大樁號的方向定義)：圖9-1 貝雷位置定義圖分析表9-1表9-2數據可知：該鋼便橋左、右幅各控制截面在試驗荷載作用下各應力實測值均小于理論計算值，其應力校驗系數均小于1.0，構件強度均滿足設計要求，結構處于安全狀態；9.2 撓度荷載工況作用下相應截面的實測撓度與理論值的比較表見表9-3和9-4，表中數據正號表示向下，負號表示向上23、。分析表9-3和9-4數據可知：南門橋左、右幅各測試控制截面在試驗荷載作用下撓度實測值均小于理論計算值，其撓度校驗系數均小于1.0，表明其剛度滿足設計要求；相對殘余撓度不大于20%，說明橋梁基本處于彈性工作狀態。表9-3 左幅各全級荷載工況下各測試截面實測撓度、殘余撓度及與理論值的比較工況測點位置試驗總撓度St(mm)試驗彈性撓度Se(mm)試驗殘余撓度Sp(mm)理論計算撓度Ss(mm)相對殘余撓度Sp/St校驗系數Se/Ss工況1第四跨跨中221842119.0%0.86工況2第三跨跨中16151185.5%0.83表9-4 右幅各全級荷載工況下各測試截面實測撓度、殘余撓度及與理論值的比較24、工況測點位置試驗總撓度St(mm)試驗彈性撓度Se(mm)試驗殘余撓度Sp(mm)理論計算撓度Ss(mm)相對殘余撓度Sp/St校驗系數Se/Ss工況1第四跨跨中19172219.5%0.81工況2第二跨跨中171431816.7%0.7810. 荷載試驗后的檢查荷載試驗后對橋梁外觀進行了進一步檢查，未發現新增病害。 11. 荷載試驗結論(1) 靜載試驗中應力實測值都小于理論值，校驗系數小于1，滿足規范要求；(2) 靜載試驗中位移實測值都不大于理論值，校驗系數不大于1，相對殘余撓度小于20，說明橋梁處于彈性工作狀態，滿足規范要求。通過對本橋的實橋靜載試驗以及相應的理論計算分析，根據有關規范和設25、計要求，該橋受力總體上已達到設計的預期目的，能夠滿足設計荷載和使用荷載承載要求。12. 建議(1) 該橋貝雷片、銷子、螺栓、縱梁、橫梁(工字鋼)、抗風拉桿、定型鋼橋面板等構件均銹蝕嚴重，部分抗風拉桿和橫梁夾具產生松動現象。建議對松動的抗風拉桿和橫梁夾具重新擰緊，對銹蝕嚴重的構件進行除銹、重新涂刷防銹漆處理，并對銷子周圍涂油脂，防止雨水進入銷孔縫隙，同時應定期對上述構件進行檢查、維護；(2) 該橋橋面鋼板長時間受車輛碾壓已經開始出現翹曲和變形，鋼板之間產生較大空隙；建議定期對橋面鋼板進行檢查，若發現上述情況持續發展，需對橋面鋼板進行更換處理，確保行車和行人安全；(3) 本次檢測時調查發現，部分社會車輛通過該橋時車速過快，形成較大的沖擊荷載，影響橋梁的安全使用，建議在該橋兩端樹立鮮明的限速、限載標志，嚴禁超速、超載；(4) 根據公路橋涵養護規范(JTG H11-2004)的要求，以本次荷載試驗為基礎，對該鋼便橋加強定期檢查，發現病害及時處理，以確保橋梁的安全運營。