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桥梁静力荷载试验准备工作有哪些?
日期:2020-2-14 11:50:05 作者:佚名 来源:本站原创
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试验方案是荷载试验中非常重要并且带有全局性的一项工作,它的主要作用是对所要进行的桥梁试验进行全面的设计和规划,是指导整个试验项目实施的技术性文件。
    通过分析收集到的有关资料,在充分了解试验对象、进行现场考察和完成必要的结构分析计算后,可着手进行试验方案的制订。试验方案的制订要仔细考虑试验的全过程,预计可能出现的问题及处理方法。
    编写试验方案时,应明确本次试验要达到的目的和各项具体要求,分清各项目的主次,然后根据相关标准、试验要求、现场条件、设备资源等制订切实可行的试验方案。

静力荷载试验前需确定结构变位和内力测试的具体部位和点位,也就是测试截面及该截面上的测点。因测试截面或测点的布设量有限,故应按最不利原则选定测试截面及测点,即本条所称谓的控制截面及其控制测点。对于简单或常规结构,已能根据成熟经验确定控制截面(表6.2.2);对于复杂结构,则需应用桥梁专业知识进行结构分析,结合测试的可行性等因素确定。控制截面选择要根据试验桥梁的受力特点,以能反映桥梁最不利受力状态为原则:
    1)应力控制截面要优先考虑活载内力较大的截面,同时也应选择恒载与活载组合内力较大的截面;
    2)变位控制截面可根据经验或理论计算结果确定,选择活载变形较大的部位进行控制;
    3)裂缝控制部位主要选在初始裂缝宽度较宽、计算拉应力较大的部位。
    通过桥梁调查和检算工作的深化,综合结构特点和桥梁目前状况,可考虑适当增加下列测试内容:
    1)挠度沿桥长或沿控制截面桥宽方向分布;
    2)应变沿控制截面桥宽方向分布;
    3)控制截面的横向应力增大系数,横向分布系数;
    4)应变沿截面高度分布;
    5)组合构件结合面的上、下缘应变;
    6)墩台的沉降、水平位移与转角,连拱桥多个墩台的水平位移;
    7)剪切应变;
    8)其他结构薄弱部位的应变;
    9)裂缝的观测。
    静力荷载试验通常包含若干个主要试验加载工况和附加试验加载工况。本规范表6.2.2中既体现了主要试验工况的测试内容,也体现了附加工况下的测试内容。主要工况与出现最不利内力和变位的部位(点)相对应,与桥梁的结构形式(结构体系)有关,而与桥梁承重结构所用的材料无关,故钢桁架桥、钢板梁桥、钢管混凝土拱桥等未在该表中列出。为了方便不同试验加载工况及其对应的测试内容选择,表2给出了表6.2.2的对照。对于结构存在明显薄弱、损伤或缺损修补后的截面,宜设计专门的试验工况进行检验。

表2 不同试验加载工况时的内力和位移测试内容

 常规桥梁的控制荷载一般按设计标准确定,分别计算各种荷载对结构控制截面所产生的最不利效应值,取其中最不利效应值作为控制值。控制荷载的确定,应保证当作用于结构某一控制截面的效应值达到荷载试验效率要求时,其他控制截面的效应值不超过设计的最不利效应值。桥梁荷载试验往往以设计采用的标准活载(汽车+人群)为控制(不考虑荷载分项系数和冲击系数),模拟设计所考虑的最不利受力状态进行布载,测试活载作用引起的结构效应。显然,控制荷载与可变作用中的汽车与人群荷载标准值等效时,检验的是结构是否满足正常使用状态,但对桥梁承载能力极限状态的检验,试验荷载的取值值得注意。
    为了既能对桥梁的承载能力极限状态进行有效的检验,又不至于因荷载太大而造成桥梁的损伤。一种折中办法是:试验荷载一般取汽车荷载的标准值(含冲击力、离心力)和人群荷载标准值。在这级荷载的作用下,如果测试结果的各主要效应的校验系数(试验荷载作用下效应的实测值与计算值之比)ξ小于或等于1,表明结构的抗力与设计相符或优于设计值,就认为结构满足承载能力极限状态的要求。在这级荷载作用下,如果出现ξ大于1的情况,则应依据桥梁的实际情况进行检算,根据检算结果再来判断结构是否满足承载能力极限状态的要求。
    特大桥或者特殊结构桥梁的控制荷载选定应慎重,最好通过周密的计算比较、复核后确定。资料缺失或存在严重缺损的桥梁,当结构检测和检算后认定承载力不足时,控制荷载等级可适当降低,通过试验评估承载水平或鉴定其实际承载能力。

实际试验工况荷载宜采用与控制荷载相同的荷载,但由于客观条件的限制,实际工况荷载(包括荷载布置)与控制荷载会有所不同,可能采用所谓等效荷载。为保证试验效果,在选择实际工况荷载大小和加载位置时可采用荷载试验效率进行控制。

合理的试验测点布设,应能反应结构或构件受力的最不利特征,且应保证分析和推断的结构工作状况具有代表性。为实现此目标,本条各款就如何保证观测数据的可靠性、针对性和代表性,提出了具体要求,同时也体现了测点布置应遵循的原则——必要、适量、观测方便且安全。
    为保证测试数据的可靠性,可在控制截面布设适当数量的校核测点,如在控制测点附近布设。
    测点布置的针对性,就是要以满足试验要求为目的,避免盲目布置及片面追求测点数量,以便突出试验工作重点,提高效率,保证质量,但计算指明的控制测点应布设为测点。
    测点布置的代表性,就是要使测点的数量和其体现的被测量,能满足结构分析和判断的需要,同时要便于计算;如利用桥梁结构的最大挠度与应变数据,可以较为宏观地了解结构的工作性能及承载力储备。

7 根据试验现场能够组织的车源(加载车辆的数量、规格、轴距、轴重、轴重允许误差等参数),进行等效布载。另外,需同时要落实重物装载、过磅等事项,并如实记录过磅单反映的信息。过磅单是说明试验有效性的一个重要证据,检测单位应派人员在过磅现场进行见证。
    人行桥采用水箱加载或者重物加载时,可采用体积法或者堆放重物的体积与容重换算加载物的重力。无论采用哪种方法确定加载重量,均应该做到准确、可溯源,且误差不得超过5%。
    重物直接加载准备工作量大,加卸载所需周期一般较长,交通中断时间亦较长,且试验时温度变化对测点的影响较大,因此宜安排在温度稳定的时段进行试验。应避免加载设备与桥梁共同承载而形成“卸载”现象。

8 测试平台通常由脚手架或挂篮搭设。测试平台主要用于测试器件布设、结构检查、位移传感器安装等。测试平台的搭设要以安全可靠、满足试验要求为基本目的,同时要定位准确、便于操作。测试平台的搭设通常是影响试验进度的主要因素,因此在方案中要认真进行设计,明确要求,并加强与实施方的沟通和技术指导。
    观测平台设施要有足够的强度、刚度和稳定性,并保证测试人员的安全,同时还能够承受试验时可能产生的其他外界干扰,如人员的走动等。

10 为控制温度变化对测试结果可能产生的影响,荷载试验通常应安排在夜间或温度相对稳定的时段进行,而夜间试验需要解决测站、桥面、水准测量标尺等部位的照明。
    试验期间,需要对桥梁进行交通管制,对过往车辆及人员进行控制。交通管制通常需要得到当地交通、航道管理部门的支持与配合,必要时,应提前进行公告。
    加载试验前需对桥面、桥梁引道进行必要清理,以保证加载、车辆调度等的正常进行。

11 有些测量仪器、传感器的外壳对地(包括传感器外壳绝缘层磨损或因受潮绝缘电阻降低),因此应使由它们连接的测量系统一点良好接地,避免对模拟测试信号产生地回路干扰。


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