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人行天橋荷載試驗檢(jiǎn)測
更新時間:2021-04-10 17:51
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一、橋梁檢驗(yàn)收檢測意義
橋梁竣工驗收需要進行進行驗收荷(hé)載試驗,其目的有三個方麵: 1、通過荷載試驗(yàn)以檢驗現有結構承載(zǎi)能力是否(fǒu)達到了設(shè)計荷載保準。 2、根(gēn)據靜荷載試驗觀測(cè)了解(jiě)結(jié)構的實際受力狀況和工作性能,為橋梁營運
養護提供(gòng)科學依據。
3、經過對試驗資料(liào)的對比、分析(xī),為同內橋梁的設計(jì)、施工積累可靠資料。 二、橋梁(liáng)荷載試驗檢(jiǎn)測工作方案
1、根據橋梁竣工圖,實測橋梁竣工數(shù)據(jù),同時根據竣工圖文件建立橋梁荷
載試(shì)驗計算模型,確定荷載試驗檢測部位,計算理論值。
2、擬定荷載試驗工作方案,根據橋梁(liáng)等(děng)級,設計標準,按照規範要求進行
車(chē)輛布置。
3、實(shí)施荷載試驗,根據工作方案進行外業試驗,收集關鍵試驗成果。 4、根據試驗結(jié)果與理論計算(suàn)結果進行(háng)比較,分析(xī),最終得出橋梁評估(gū)報告。 三、以下以某城市人行天橋(qiáo)荷載試驗為案(àn)例進行論述研究 (一)、概述
該人行天橋位於某小區1、2街區處,為一“H ”型結構天橋,主要連接某小區1、2街區與某小學周邊(biān)的人流過(guò)往(wǎng),天橋主梁全(quán)長49.7米。橋麵橫向全(quán)寬4.2米,淨寬4.0米(mǐ);梯道全寬2.7米,淨寬2.5米(mǐ);橋下淨高大於5米(mǐ)。橋(qiáo)上設置最大1%的橋麵縱坡和1.0%的雙(shuāng)向(xiàng)橫(héng)坡。橋梁(liáng)設計荷載(zǎi)為:人群:4.5kN/㎡。
天橋主梁、梯道梁均為鋼結構,由鋼板焊(hàn)接組合而成。上(shàng)部結構為等截麵鋼(gāng)箱梁(liáng),梁高為0.9米,箱梁頂寬4.2米,底寬1.8米。梯道梁高(gāo)0.3米(mǐ),寬0.8米。天橋箱梁頂(dǐng)板、底(dǐ)板(bǎn)、腹板和(hé)墩頂加密橫隔板(bǎn)及其餘部位均采用Q345qc 鋼。鋼梯道及平台的頂底板和腹板均采(cǎi)用Q345qc 鋼(gāng)。該天橋主墩結構為花瓶式鋼筋混凝土橋墩,頂部寬度為1.8米根(gēn)部寬度1米,厚0.8米,樁基直徑為1.2米。梯道墩結構為矩形墩,尺寸為0.6×0.6米,樁基直(zhí)徑為1.0米。 1.1技術標準
淨(jìng)寬: 橋麵寬:4.2米(mǐ) 梯道全寬:2.7米
橋下淨高:≥5米。
設計荷(hé)載:人群:4.5KN/㎡。 橫斷麵布置:
主梁:0.1m(欄(lán)杆)+4.0m(人(rén)行道)+0.1m(欄杆) =4.2m 梯(tī)道:0.1m(欄杆)+2.5m(人行道)+0.1m(欄杆)=2.7m 結構安全等級:二級。 地震動峰值加速度:ag=0.05g。 抗震設(shè)防烈度:≥6度。 結構使用年限:50年。 1.2設計要點:
橋(qiáo)型方案
新溉路(魯能(néng)1、2街區)人行天橋為一“H ”型結(jié)構天橋,主要連接魯(lǔ)能星城1、2街區與(yǔ)天宮殿小學(xué)周邊的人流(liú)過往,天橋主梁(liáng)全長49.7米。橋麵橫(héng)向全寬4.2米,淨寬4.0米;梯道全寬2.7米,淨寬2.5米。橋上設置最(zuì)大1%的橋麵縱坡(pō)和1.0%的雙(shuāng)向(xiàng)橫坡。 1.3結構型式 1.3.1 上(shàng)部結構
天橋主(zhǔ)梁、梯道梁均(jun1)為(wéi)鋼結構,由鋼板焊接組合而成。上部結構為等截麵(miàn)鋼箱(xiāng)梁,梁高為0.9米,箱梁(liáng)頂寬4.2米,底寬1.8米。梯(tī)道梁高0.3米,寬0.8米。天橋箱梁頂(dǐng)板、底板、腹板和墩頂加密橫隔板及其餘部位(wèi)均采用(yòng)Q345qc 鋼。鋼梯道及平台的頂底板和腹板均采用Q345qc 鋼。 1.3.2下部結構
主墩結構為花瓶式鋼(gāng)筋混(hún)凝土橋墩,頂部寬度(dù)為(wéi)1.8米根(gēn)部寬度1米,厚0.8米,樁基直徑為1.2米。梯道(dào)墩結構為矩形墩,尺寸為0.6×0.6米,樁基直徑為1.0米(mǐ)。 1.4主要材料 1.4.1鋼材(cái)
主梁(liáng)、梯道:Q345qc 、Q235qc 欄杆(gǎn):Q235B
鋼筋:R235、HRB335分別滿足GB1499-1998、GB13013-1991標(biāo)準(zhǔn)。 (二)、實驗依據(jù)
《城市橋(qiáo)梁養護技術規範》(CJJ 99-2003、J 281-2003); 《城市人行天橋與人行地道技術規範》(CJJ 69-95); 《建築結構檢測技術標(biāo)準》(GB/T 50344-2004); 《城市(shì)橋梁設計準則》(CJJ 11-93); 《城(chéng)市橋梁設計荷載(zǎi)標準》(CJJ 77-98); 《市政橋(qiáo)梁工程質量檢驗評(píng)定標準》(CJJ 2-90); 《鋼結構設計規範》(GB 50017-2003);
《鋼(gāng)結構工程施工(gōng)質量(liàng)驗收規範》(GB 50205-2001); 《建築變形測量規範》(JGJ 8-2007); 《工程測(cè)量規範》(GB 50026-2007); 《建築鋼結構焊(hàn)接技術規程》(JGJ 81-2002)。
根據天橋的具體結構和現狀,驗收性荷載試驗按照建設部頒(bān)發的規定(dìng)的原則、方法(fǎ)、內容進行(háng)試驗,同時依據橋梁設(shè)計(jì)單位提供的(de)計算資料並按上述“方法”所規定的指標對試(shì)驗結果予以評價。 (三)、試驗項目與觀測內容(róng)
為全麵評價橋梁結(jié)構的整體(tǐ)性能,了解結構實際工(gōng)作狀況和綜合評定工程質量,保證橋梁營運安全,應對城(chéng)市新建橋(qiáo)梁進行驗收性荷載試驗。根據橋梁(liáng)竣工文件提(tí)供(gòng)資料,首先進(jìn)行計算機建模,模擬橋梁在試驗荷載下各個截麵的應力及撓。
具體試驗內容包括(kuò): 在(zài)試(shì)驗荷載作用下進行:
1、箱梁25m 跨最大正彎矩截麵(距1#墩10m )、22m 跨最大正彎(wān)矩截(jié)麵(距3#墩8.8m )、2#中(zhōng)墩支點附近負彎矩截麵的應力觀測;
2、箱梁25m 跨最大正彎矩截麵(距1#墩10m )、22m 跨最大正彎矩截麵(距3#墩(dūn)8.8m )的撓度。 (四)、觀測截麵及測點布(bù)置
根據人行(háng)天橋的結構特點及現場具體情(qíng)況,本著對全橋評價的原則,決定對
兩跨(kuà)均進行荷載試驗,選取兩跨的最大正彎矩截麵及(jí)2#中墩(dūn)墩頂附近等共計3個試驗截麵作為試驗控製截麵,其檢驗結果可用於評(píng)價全橋。
檢測內容主(zhǔ)要包括:鋼箱梁梁體應力(應變),撓度觀測等。具體截麵(miàn)及觀測(cè)內容詳見圖1與(yǔ)表1。
圖1 某人行天橋(qiáo)試驗截麵示意圖(tú)(單位(wèi):cm)
圖1中:K 1為25m 跨最大正彎矩截麵。K2為2#墩支點附近截麵,K3為22m 跨最大正(zhèng)彎矩截麵。
表1 試驗觀測截麵和觀測內容
測點布置時均采用鋼箱梁表麵粘貼應變片(piàn)觀測(cè)應力,試驗截麵測點布置如下圖(tú)所示。
應力測點撓(náo)度測點
圖2 鋼箱梁正(zhèng)彎矩截麵(miàn)(K1、K3)測點布置(zhì)圖
應力測點
圖3 鋼箱梁負彎矩截(jié)麵(K2)測點布置(zhì)圖(tú)
(五)、觀測方法與儀器(qì)
1、撓度觀測:采用精密水準(zhǔn)儀進行觀測;
2、箱梁應力觀測:采用在箱梁(liáng)下緣底部鋼板表麵粘貼短標(biāo)距應變片的測量方(fāng)式. 以靜態電阻應變儀自動掃描觀測鋼板的應變,再根據箱板彈性模量換(huàn)算為相應應力。
(一(yī))應力(lì)測(cè)試係統(tǒng)
(二)撓度測試係(xì)統
圖4 測試係統框架圖
(六)、試驗荷載與荷(hé)載布置(zhì)
荷載試驗按照設計(jì)施(shī)工圖計(jì)算,根據該橋的具體位置及周邊狀況,試驗荷載(zǎi)決定采用水箱加載的方法進行,以設計荷載(zǎi)內力(lì)作為(wéi)試驗控製內力確定加載位置(zhì)及重量,計(jì)算確(què)定最大加載重量(liàng)81.78噸;按照1.74噸/沿米進行布載,具體(tǐ)布載位置如(rú)下所示:
按“方法”規定,試驗荷載效率應滿足0.8≤η≤1.05的要求,本次試驗取1.0.
荷載施加時對3試驗控製截麵(miàn)分別進行,根據橋麵寬度(見(jiàn)圖5)。每種工
況分為2~3級,每級荷載就位後約5分鍾進行各項觀測,卸載後約10分鍾進(jìn)行殘餘觀測和調零,再(zài)繼續下一工況。
圖5 水箱加載橫(héng)向對稱布荷示意圖
表2 荷載工況表
圖6 25m跨最大正彎矩截麵縱向(xiàng)示意圖
圖7 2#墩頂負彎矩截麵加載縱向示意圖
圖8 22m跨最大正彎矩截麵縱向示意圖(tú)
表3 荷載試驗相關計計算值
注:表中(zhōng)數據由結構計算得出
(七)、靜荷載試驗 7.1試驗的內(nèi)容
(1)箱梁25m 跨最大正彎矩(jǔ)截(jié)麵(miàn)(距1#墩10m )、22m 跨最大正彎矩截麵(距3#墩8.8m )、2#中墩支點負彎(wān)矩截麵(距2#墩0.5m )的應力觀(guān)測;
(2)箱梁25m 跨最大正彎矩(jǔ)截麵(距1#墩10m )、22m 跨最大正(zhèng)彎(wān)矩截麵(距3#墩8.8m )的撓度值。 7.2觀測截麵及測點布置
根據某(某小區1、2街)人行天橋的結構特點及現場具(jù)體情況(kuàng),本著對全橋(qiáo)評價的原(yuán)則,決定對兩跨均進行荷(hé)載試驗,選取兩跨的(de)最(zuì)大正彎矩(jǔ)截麵及2#中墩墩頂附近等共計3個試驗截麵作為試驗控製(zhì)截麵,其(qí)檢驗結果可用於評(píng)價全橋。
檢測內容主要(yào)包括:鋼箱(xiāng)梁梁體應(yīng)力(應變) 及撓度觀測等。具體截麵及觀測
內容詳見(jiàn)圖7.2-1~圖7.2-3與表7.3。
圖(tú)7.2-1 某人行天橋試驗截麵示意圖(單位:cm)
圖7.2-1中(zhōng):K1為25m 跨最大正彎(wān)截麵,K2為2#墩支點附近截麵,K3為(wéi)22m 跨最大正彎截麵。
測點布置時均采用在鋼箱梁表(biǎo)麵粘貼應變片觀測應力,試驗截麵測點布置如下(xià)圖所示。
橋麵(miàn)1
橋(qiáo)麵2
應力(lì)測點
撓度測點
圖7.2-2 鋼箱梁(liáng)正彎矩截麵(K1、K3)測點布置圖
應力測點
圖7.2-3 鋼箱梁負彎矩截麵(K2)測點布置圖
7.3觀測內(nèi)容
表7.3 觀測項目及內容表
7.4觀測方(fāng)法與儀器
(1)撓度觀測:采用精密水準儀進行觀測;
(2)箱梁應力觀測(cè):采用在箱梁下(xià)緣底部鋼板表麵粘貼短標(biāo)距應變片的測(cè)量方式. 以靜態電阻應變儀自動掃描觀測鋼(gāng)板(bǎn)的應變,再根據箱板彈性模量換(huàn)算為相應應力。
7.5采用的觀(guān)測係統
(1)應力測試係統:
(2) 撓度測(cè)試係統:
圖7.5 測試係統框圖
7.6試驗荷載與(yǔ)荷載(zǎi)布置
荷載試驗采用均布(bù)荷載(zǎi)以設計荷載計算內力作為試驗內力控製值,根據該橋(qiáo)的具體位(wèi)置及周邊情況,試(shì)驗荷載決定采用水箱(xiāng)加載的方法進行(háng),水箱加載寬度3m ,按照各測截麵內力等效原則(zé),共用水84噸,各試驗控製截麵荷載效(xiào)率均達到0.97,滿足“試驗(yàn)方法”中對基本荷載試驗規定的要求,其檢驗結(jié)果可用於橋梁承載能力的(de)評價。
荷(hé)載施加時對三個控製截麵分別進行,先進行25m 跨最(zuì)大正彎矩截麵加載,荷載就位後約5分鍾進行各(gè)項觀測,再進行全橋滿載工況,滿載後先卸25m 跨,卸載(zǎi)後約10分鍾後進行22m 跨滿載工況試驗數據(jù)觀測,然後全橋卸載,約10分鍾後進行殘(cán)餘觀測。
圖(tú)7.6-1 水箱加載橫向對稱布荷示意圖
表7.6-1 靜載試驗加載工(gōng)況
表7.6-2 荷載試驗相關計算值
注:表中設計彎(wān)矩值及撓度計算值根據計算確定(dìng),鋼(gāng)板應力根據截麵(miàn)特性計算得出。表中應力符(fú)號(hào)“+”為受拉,“-”為受壓,鋼板彈性摸量取值2.06×105MPa 。
圖(tú)7.6-2 25m跨最大正彎矩截麵加載縱向示意圖(單位:cm)
圖7.6-3 2#墩(dūn)頂(dǐng)附近負彎矩截麵加載縱向示意圖(單位:
cm)
圖7.6-4 22m跨最大(dà)正(zhèng)彎(wān)矩截麵加載縱向示意圖(單位:cm)
7.7試驗(yàn)結果與(yǔ)分析
在各級試驗荷載作用(yòng)下(xià)跨中控製截麵箱梁底板應力觀測結果列於(yú)表7.7.1-1~表7.7.1-3中,撓度觀測結果列於表7.7.2-1~表7.7.2-2中。應力符號“+”為受拉,“-”為受壓,撓度符號向下為(wéi)“+”,向上為“-”,鋼板彈性模量取值E=2.06xlO5MPa 。表中應力單位為MPa ,撓度(dù)單位為mm 。 所有應(yīng)力測點均采用半(bàn)橋自補償。 7.7.1應力測試結果
表7.7.1-1 25m跨鋼箱梁應力觀測結果 單位:MPa
表7.7.1-2 22m跨鋼箱梁應力觀測結果 單位:MPa
表7.7.1-3 墩頂附近鋼箱梁應力觀測結果 單位:MPa
7.7.2撓度(dù)測試結果
表7.7.2-1 鋼箱梁25m 撓度觀測結果 單(dān)位:mm

7.7.2-2 鋼箱梁(liáng)22m 撓度觀測結果(guǒ) 單位:mm 7.7.5裂縫觀測(cè)結果(guǒ)
在所(suǒ)施加最大試驗荷載作用(yòng)下(xià),未發現鋼箱梁產生異響及焊縫開裂。 7.7.6分析比較
某(某小區1、2街)人行天橋在最大(dà)試驗荷載作(zuò)用下,鋼箱梁(liáng)結構表現出了正常的受力(lì)性(xìng)能,25m 跨最大正(zhèng)彎矩控製截麵實測箱梁鋼板應力平均值低(dī)於該
荷載(zǎi)工況作用(yòng)下的理論計算(suàn)值(zhí),應力(lì)校驗係數在0.88~0.97之間,22m 跨最大正彎矩控製截麵實測箱梁鋼板應力平均值(zhí)也低於該荷載工況作用下的理論計算值,應力校驗係數0.87~0.98之間,2#墩(dūn)頂控製截麵由於腹板根部(bù)高度位於中性軸附近故腹板上緣應力理論計算(suàn)數(shù)值較小。在全橋滿載最大負彎矩加載工況下,實測箱梁翼緣及底(dǐ)板應(yīng)力平均值也均低於該(gāi)荷載(zǎi)工況作用下的(de)理論計(jì)算值,翼緣應(yīng)力校驗(yàn)係數0.94~0.97之間,底板應力校驗係數0.89~0.97之間。箱(xiāng)梁結構強度符合設(shè)計及相(xiàng)關規範要求。
在最大試驗荷載加載作(zuò)用下,25m 跨最大正彎矩控製截麵箱梁各測點實測撓度值均低於該荷載工況作(zuò)用下(xià)的理論計算值,校驗係數在0.92—0.93之間,22m 跨最大正彎矩控製截麵箱梁各測點實測撓度值也低於該荷載工況作用下的理論計算值,校驗係數在0.93—0.94之間。最大相對殘餘變形為11.63%,小於20%。結構剛度符合設計及相關規範要求。
在所施加最大試驗荷(hé)載作用下,未(wèi)發現鋼箱梁產生(shēng)異響及焊縫開裂。 (八) 結論(lùn)
現狀態下的某(mǒu)(某(mǒu)小區1、2街)人行(háng)天(tiān)橋已基(jī)本竣工,在所有試驗工(gōng)況下(xià),鋼結構均(jun1)表(biǎo)現出正常(cháng)的受力性能,其強度和剛度滿足“試驗方法(fǎ)”中(zhōng)所規定的要求;結構工作狀況正常。(本橋未做動載試(shì)驗(yàn),無法對自(zì)振頻率下結論。)
綜(zōng)上所述,某(某小區1、2街)人行天橋承載能力符合人群—4.5kN/㎡設計荷載作用下的使用要求。 四、通過(guò)橋梁檢測案例(lì)的啟(qǐ)示
城市橋梁是人流交通人車(chē)分流的主要形式,廣泛應(yīng)用於城市基礎(chǔ)設施(shī)建(jiàn)設中,橋梁的使用壽(shòu)命及耐久、安全性(xìng)十分重要,其中定期橋梁檢(jiǎn)測、成橋竣工(gōng)驗收檢(jiǎn)測顯得十分重要。本次通過對某小區人行(háng)天橋竣工荷載試(shì)驗檢測進行了工作方案設計,外業荷載試驗以及計算(suàn)分析對比,從而得出檢測報告及評價。在本(běn)次橋梁檢測試驗中,主要需要把握好以下幾方麵工作:一是前期橋梁竣(jun4)工或設計文件的收集,通過竣工(gōng)圖資料或設計文件資料收集,可以了解橋梁的基本設計標準,等級(jí),功能定位,荷載等級,為下步計算做資料(liào)準備。其次是計(jì)算機模擬實(shí)驗荷載,通過收集基礎數據,需要對橋梁進行計算機建模,同時根據設計標準進行不同荷載施加,其中荷載施加(jiā)位置需要通過盤點關鍵部位,通過計算關鍵部位的應(yīng)
力和撓度提取計算結果為後期與試驗結(jié)果進行(háng)比對做準備。其三是荷載試驗,荷載試驗前需要根據橋梁設計文件的技術標準等級,將設計荷載等待轉換為現有實際加載物品如沙袋、水箱等。同時根據測量數據準確的進行加載物堆放,待數據穩定後讀取外業數據(jù)。最後根據內(nèi)業計算結果與外(wài)業試驗數據進行比較分析,根據偏差率進行評(píng)估、分析進而(ér)得出檢測報告。
另外(wài),橋梁檢測或(huò)者荷載試(shì)驗(yàn)期間需要專人負責(zé)交(jiāo)通組織管理,確保交通安全,檢測安全。
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