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静载试验的准备工作、实施、观测
日期:2015-12-29 11:49:47 作者:佚名 来源:本站原创
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桥梁结构的静荷载试验是:将静止的荷载作用在桥梁上的指定位置,以测试结构的静应变和位移或其他项目,从而推断桥梁结构在荷载作用下的工作状态和使用能力。对于一些缺乏设计资料、结构受力不详、不便检算,或对根据检查及检算结果综合判断的桥梁承载能力有怀疑的旧桥,采用静荷载来评定它们的承载能力和安全度是十分必要的。

(一)试验孔(墩、台)的选择

桥梁试验孔(墩、台)确定,应选定结构受力最不利、结构枝术状况较差,或病害多而严重、便于搭设脚手架和设置测点以及加荷方便的桥孔。一般可结合桥梁检查和检算工作进行。对于多孔结构,还需考虑病害或问题的种类和结构上的不同。

(二)检查架与仪表架的搭设

检查架必须方便观测仪表和裂缝,应以经济、方便、安全为原则,检查架与仪表架应完全脱离,不影响仪表和测点的正常工作,不干扰测点附属设施。当桥下净空高不便设置固定检查架时,可采用轻便活动吊架。仪表架要稳固并能承受试验时可能产生的碰动干扰。用于观测墩台沉降和位移的仪表架,应离开墩台基础边缘至少1.5m,以不受墩台变位的影响。搭设仪表架时,还需留心观测点不要受阳光直接照射和防雨措施等。

(三)加载方案与实施

1.加载试验项目的确定

静荷载试验项目按其目的来分,大体上有两类:一类为测定荷载横向分布特性的单点加载试验;另一类为鉴定桥梁承载能力的加载试验。

2.静载试验荷载的确定与布置

承载能力评定荷载一般有以下几种:即标准汽车、挂车或履带车、人群荷载和需通行的特种重载。产生控制截面最不利内力的评定荷载常作为静力试验荷载。但由于客观条件的限制,实际采用的试验荷载往往会与评定荷载有所不同。为保证试验效果常采用等效荷载试验的方法,在选择等效试验荷载时,要使等效试验荷载作用下的控制截面内力计算值与评定荷载作用下同截面的内力之比(即试验荷载效率)在0.95-1.05 之间。等效试验荷载通常有可行式车辆和重物直接加载两种。当采用重物直接加载时,需注意避免加载设备与桥梁共同承载而形成“卸载”观象。试验荷载布置应使结构处于某种实际可能的最不利工作状态。

3.试验荷载分级与加载方式

了解结构应变或变位随加载内力增加的变化关系和防止结构意外损坏,试验荷载需逐级增加。用车辆加载一般分成2-3级,用重物加载为 3-4级即基本荷载的60%、80%、90%和100%。车辆荷载的分级可采用逐渐增加加载车数量和加载车位于控制截面内力纵横向影响线不同位置的方法。静力试验荷载的加载方式,根据加载设备情况可分成两种,即:一是单逐级递加到最大荷载,然后逐渐卸载至零载,这种方法适合于重物直接加载。二是逐级递增的循环加载方法,此法宜用于车辆加载。

4.加载时间选择与静力荷载的持续时间

加载试验应安排在气温变化不大,外界气候条件较好的时间(如晚上 10时至凌晨 5时)内进行。静力荷载的持续时间取决于结构最大变位达到相对稳定所需的时间。对钢筋混凝土和木结构一般取15-30min,钢结构通常不少刊10min。

5.加载程序的确定

加载试验前,一般需对试验结构进行必要次数的预加载。通过预加载,一方面可以使结构进入正常工作状态,另一方面也可检查试验装置的可靠性以及检查全部观测仪表工作是否正常,并能起演习作用。预加载的荷载一般取1-2级分级荷载。

6.加载试验的控制

加载应严格按设计的加载程序进行,荷载的大小和截面内力都应从小到大逐渐增加,并随时做好停止加载或卸载的准备。加载试验过程中,要及时分析控制测点的变位或应变,随时观察结构薄弱部位开裂等状况,一旦发现下列情况,应立即终止加载试验:

(1)控制测点应力或挠度(变位)超过检算控制值和规范规定值;

(2)加载过程中超过规范允许缝宽的裂缝大量增多,对结构使用寿命造成明显影响时;

(3)墩台变位超过允许值且不能稳定时;

(4)发生其它损坏,影响桥梁承载能力和正常使用时。

(四)制订观测方案

观测方案应按照试验目的和要求,确定观测项目、测量区位置,并选择合适的仪表和确定试验观测方法.

1.观测项目的确定

在荷载作用下的桥梁变形可以分成两类:一类变形能反映结构的整体工作状况,如挠度、转角和支座位移等,为整体变形;另一类反映结构的局部工作状况,如纤维变形、裂缝和局部挤压变形等,称局部变形。在确定观测项目时,首先要考虑结构的整体变形,因为它能概括结构工作的全貌,也能反映结构任何部分的异常变形或局部损坏。同时局部变形的观测也很重要,它能反映结构的抗裂性能,又是推断结构实际状况和极限强度的主要指标,所以观测项目和测点位置应满足分析和推断结构工作状态的需要。

常见桥梁主要观测项目有:结构的最大挠度、支座沉降、结构最大拉、压应力和中性轴位置、支座附近截面的主拉应力、活动支座的变化以及裂缝的出现和扩展状况。

2,测量部位选择与测点布设

测量部位的选择与测点布置的原则有:

(1)在满足试验目的的前提下,测点数量与布置必须充分、足够,测点宜少不宜多,以便试验工作重点突出。

(2)测点位置必须有代表性,以利计算分析。

(3)应布设一定数量的校核测点,以保证测量数据可靠。此外,测点的布置对试验工作应是安全和方便的。

3.仪器仪表的选择与测读原则

根据观测项目需要选择仪器仪表时,应从实际需要出发选择满足测试精度要求的仪器仪表,但要注意环境条件,避免盲目追求精度。仪器仪表要有足够的量程、型号规格要一致,种类尽可能少一些。在测点较多时,宜用电测仪表。

所有测点读数时间必须基本相等,在加载前均需进行零载读数,以后每次加卸载后立即读数一次,并在结构变位稳定后,进入下一级荷载前再读数一次。对于结构变位最大的测点,需每隔5min读数一次,以观测结构变位相对稳定与否。每次测读时,应同时记录周围的气象资料如温度、湿度等。

4.观测方法的确定

选择观测方法时,要根据试验方案所提供的客观条件,密切结合加载程序来确定。

(1)位移测量

位移测量的方法大致有两类:一类是接触式测量,常见的方法是机械测量法和电测法,这类测量的仪器、仪表有:各种类型的挠度计、百分表和位移传感器等;另一类是非接触式测量,多为光学测量,如精密水准测量、经纬仪测量和近景摄像测量等,常用的设备有:精密水准仪,高精度经纬仪、摄影经纬仪、立体坐标仪和计算机等。

(2)应变测量

应变测量可分两种情况,即桥梁结构主应力方向已知或、来知情况两种。后者是经常遇到的,例如在弯剪共同作用区,截面形状不规则或有突变的位置。当测定这些部位的平面应力状态时,一般按一定直角坐标系均匀布点,每点按三个方向布设成一个应变花形式。应变测试中常用的仪器、仪表有:千分表、应变片、应变花、杠杆引伸仪、手持应变仪、钢筋应力计和电阻应变仪等。

(3)裂缝观测

裂缝观测通常是依靠目力辅以刻度放大镜,有时也用沿受沿受力主钢筋方向连续布置电阻应变片或应变计来测定裂缝的出现或开裂荷载。此时,应变计(片)连续布置的长度不小于2-3个计算裂缝间距或30倍主筋直径。

(五)荷载试验准备工作

(1)加载位置放样及加载设备的准备;

(2)试验人员组织与分工;

(3)仪表的选择、安装、检查与调试等。

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