改为如何制定试验方案和测点布置策略？

1)静载试验主要内容

静载试验的测试内容应反映桥梁结构内力、应力及变位等在最不利控制截面的力学特征。 应变(应力)观测主要是针对测试截面的受拉和受压区。 可沿截面高度或横向位置分布测点,以测试结构的应力分布特征。 变形测试包括主梁控制截面的挠度、水平或横向变形、主塔三维坐标等测试,反映了桥梁结构整体或局部的刚度特性。 倾角既可以用来计算难以直接测试的变形,也可反映桥塔等结构的竖直度。 试验荷载下的索(杆)力增量及其分布反映了结构的受力特点。 通过观测结构的裂缝变化、异常振动及响声等试验现象,可以帮助了解结构或构件在试验过程中的表观状况。 除此之外,还应对试验所处的环境进行观测,如环境温度等。 为全面反映桥梁的受力特性,根据结构形式可增加以下观测内容:桥跨结构挠度沿桥长或沿控制截面桥宽的分布,结构控制截面应变分布,行车道板或结构上翼缘板控制截面挠度或应变,组合构件控制截面的结合面上、下缘应变,支点附近构件斜截面的主应力。

2)试验工况及测试截面选择

为满足鉴定桥梁承载能力要求,静载试验应按照桥梁结构的最不利受力原则和代表性原则确定试验工况及测试截面。 测试截面选择时,应按照桥梁结构的内力包络图,并考虑应力分布,按照最不利受力原则选定截面,然后拟订相应的试验工况。 简单结构宜选1 ~3 个测试截面,复杂结构应适当增加测试截面。 进行各荷载工况布置时,可参照截面内力(或变形)影响线、桥梁结构体系的具体情况进行,一般设两三个主要荷载工况及若干个附加荷载工况。常规桥梁静载试验工况及测试截面可按表10.7 确定。 其中,主要工况应为必做工况,附加工况可视具体情况由试验检测者确定是否进行。 测试最大正弯矩产生的应变时,宜同时测试该截面的位移。

表10.7　常见桥梁静载试验工况及测试截面

续表

注:L 为桥梁计算跨,h 为主梁梁高。

3)试验荷载的确定

(1)控制荷载的确定

为了保证荷载试验的效果,必须先确定试验的控制荷载,静载试验应根据试验目的确定试验控制荷载。 交(竣)工验收荷载试验,应以设计荷载作为控制荷载;否则,应以目标荷载作为控制荷载。 目标荷载是指事先设定的期望桥梁能够承受的荷载。

荷载试验应尽量采用与控制荷载相同的荷载。 当客观条件所限,采用的试验荷载与控制荷载有差别的,为保证试验效果,在选择试验荷载的大小和加载位置时采用静载试验效率ηq进行控制。

(2)静载试验效率

静载试验效率按下式计算:

式中　Ss——静载试验荷载作用下,某一加载试验项目对应的加载控制截面内力或位移的最大计算效应值;

S——控制荷载产生的同一加载控制截面内力或位移的最不利效应计算值;

μ——按规范采用的冲击系数,对于平板挂车、履带车、重型车辆,取μ=0;

ηq——对于交(竣)工验收荷载试验,ηq 宜为0.85 ~1.05;否则,ηq 宜为0.95 ~1.05。

荷载试验宜选择温度稳定的季节和天气进行。 当温度变化对桥梁结构内力影响较大时,应选择温度内力较不利的季节进行荷载试验,否则应考虑用适当增大静载试验效率ηq 来弥补温度影响对结构控制截面产生的不利内力。

当控制荷载为挂车或履带车而采用汽车荷载加载时,考虑到汽车荷载的横向应力增大系数较小,为了使截面的最大应力与控制荷载作用下截面最大应力相等,可适当增大静载试验效率ηq。

(3)加载设备的选择

静载试验加载设备可根据加载要求及具体条件选用,一般有以下两种加载方式:

①车辆加载。 采用车辆加载时,一般选用可装载重物的汽车或平板车,也可就近利用施工机械车辆。 选择装载重物时,要考虑车厢能否容纳得下,装载是否方便,装载的重物应置放稳定,以避免车辆行驶时因摇晃而改变重物的位置。 采用车辆加载优点很多,如便于调运和加载布置、加卸载迅速等。 采用汽车荷载既能做静试验,又能做动载试验,这是较常采用的一种方法。

②重物直接加载。 一般可按控制荷载的着地轮迹先搭设承载架,再在承载架上堆放重物或设置水箱进行加载。 如加载仅为满足控制面内力要求,也可采取直接在桥面堆放重物或设置水箱的方法加载。 承载架的设置和加载物的堆放应安全、合理,能按要求分布和加载重量,且不使加载设备与桥梁结构共同承载而形成“ 卸载” 现象。(www.xing528.com)

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,因此宜安排夜间进行试验。

此外,其他一些加载方式也可根据加载要求因地制宜采用。

(4)加载重物的称量

可根据不同的加载方法和具体条件选用以下方法,对所加载进行称量。

①称重法。 当采用重物直接在桥上加载时,可将重物化整为零称重后,按逐级加载要求分堆置放,以便加载取用。

当采用车辆加载时,可将车辆逐轴开上称重台进行称重。 如没有现成可供利用的称重台,可自制专用称重台进行称重。

②体积法。 如采用水箱加载,可通过测量水体积来换算水的重力。

③综合计算法。 先根据车辆出厂规格确定空车轴重(注意考虑车辆零配件的更换和添减,以及汽油、水、乘员重力的变化),再根据装载重物的重力及其重心将其分配至各轴。 装载物最好采用规则外形的物体整齐码放或采用松散均匀料在车厢内摊铺平整,以便准确确定其重心位置。

无论采用何种确定加载物重力的方法,均应做到准确可靠,其称量误差最大不得超过5%,最好能采用两种称重方法互相校核。

4)测点布置

(1)主要测点的布设

测点的布设不宜过多,但要保证观测质量。 有条件时,同一测点可用不同的测试方法进行校对。 一般情况下,对主要测点的布设,应能控制结构的最大应力(应变)和最大挠度(或位移)。 几种常用桥梁体系的主要测点布设如下:

①简支梁桥:跨中挠度、支点沉降、跨中截面应变;

②连续梁桥:跨中挠度、支点沉降、跨中和支点截面应变;

③悬臂梁桥:悬臂端部挠度、支点沉降、支点截面应变;

挠度观测测点一般布置在桥中轴线位置。 截面抗弯应变测点应设置在截面横桥向应力可能分布较大的部分,沿截面上、下缘布设,横桥向测点设置一般不少于3 处,以控制最大应力的分布。

当采用测点混凝土表面应变的方法来确定钢筋混凝土结构中钢筋承受的拉力时,考虑到混凝土表面已经和可能产生的裂缝对观测的影响,测点的位置应合理进行选择。 如凿开混凝土保护层直接在钢筋上设置拉应力测点,但在试验完后必须修复保护层。

(2)其他测点的布设

根据桥梁调查和检算工作的深度,综合考虑结构特点和桥梁目前状况等可适当加设以下测点:

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应变沿截面高分布;

④组合构件的结合面上、下缘应变;

⑤墩台的沉降、水平位移与转角,连拱桥多个墩台的水平位移。