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橋梁靜力荷載試驗(yàn)準(zhǔn)備工作有哪些?
更新時(shí)間:2021-04-10 17:51
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試驗(yàn)方案是荷載試驗(yàn)中非常重要并且?guī)в腥中缘囊豁?xiàng)工作,它的主要作用是對(duì)所要進(jìn)行的橋梁試驗(yàn)進(jìn)行全面的設(shè)計(jì)和規(guī)劃,是指導(dǎo)整個(gè)試驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)施的技術(shù)性文件。
    通過(guò)分析收集到的有關(guān)資料,在充分了解試驗(yàn)對(duì)象、進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)考察和完成必要的結(jié)構(gòu)分析計(jì)算后,可著手進(jìn)行試驗(yàn)方案的制訂。試驗(yàn)方案的制訂要仔細(xì)考慮試驗(yàn)的全過(guò)程,預(yù)計(jì)可能出現(xiàn)的問(wèn)題及處理方法。
    編寫(xiě)試驗(yàn)方案時(shí),應(yīng)明確本次試驗(yàn)要達(dá)到的目的和各項(xiàng)具體要求,分清各項(xiàng)目的主次,然后根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、試驗(yàn)要求、現(xiàn)場(chǎng)條件、設(shè)備資源等制訂切實(shí)可行的試驗(yàn)方案。

靜力荷載試驗(yàn)前需確定結(jié)構(gòu)變位和內(nèi)力測(cè)試的具體部位和點(diǎn)位,也就是測(cè)試截面及該截面上的測(cè)點(diǎn)。因測(cè)試截面或測(cè)點(diǎn)的布設(shè)量有限,故應(yīng)按最不利原則選定測(cè)試截面及測(cè)點(diǎn),即本條所稱謂的控制截面及其控制測(cè)點(diǎn)。對(duì)于簡(jiǎn)單或常規(guī)結(jié)構(gòu),已能根據(jù)成熟經(jīng)驗(yàn)確定控制截面(表6.2.2);對(duì)于復(fù)雜結(jié)構(gòu),則需應(yīng)用橋梁專業(yè)知識(shí)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析,結(jié)合測(cè)試的可行性等因素確定。控制截面選擇要根據(jù)試驗(yàn)橋梁的受力特點(diǎn),以能反映橋梁最不利受力狀態(tài)為原則:
    1)應(yīng)力控制截面要優(yōu)先考慮活載內(nèi)力較大的截面,同時(shí)也應(yīng)選擇恒載與活載組合內(nèi)力較大的截面;
    2)變位控制截面可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或理論計(jì)算結(jié)果確定,選擇活載變形較大的部位進(jìn)行控制;
    3)裂縫控制部位主要選在初始裂縫寬度較寬、計(jì)算拉應(yīng)力較大的部位。
    通過(guò)橋梁調(diào)查和檢算工作的深化,綜合結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和橋梁目前狀況,可考慮適當(dāng)增加下列測(cè)試內(nèi)容:
    1)撓度沿橋長(zhǎng)或沿控制截面橋?qū)挿较蚍植迹?BR>    2)應(yīng)變沿控制截面橋?qū)挿较蚍植迹?BR>    3)控制截面的橫向應(yīng)力增大系數(shù),橫向分布系數(shù);
    4)應(yīng)變沿截面高度分布;
    5)組合構(gòu)件結(jié)合面的上、下緣應(yīng)變;
    6)墩臺(tái)的沉降、水平位移與轉(zhuǎn)角,連拱橋多個(gè)墩臺(tái)的水平位移;
    7)剪切應(yīng)變;
    8)其他結(jié)構(gòu)薄弱部位的應(yīng)變;
    9)裂縫的觀測(cè)。
    靜力荷載試驗(yàn)通常包含若干個(gè)主要試驗(yàn)加載工況和附加試驗(yàn)加載工況。本規(guī)范表6.2.2中既體現(xiàn)了主要試驗(yàn)工況的測(cè)試內(nèi)容,也體現(xiàn)了附加工況下的測(cè)試內(nèi)容。主要工況與出現(xiàn)最不利內(nèi)力和變位的部位(點(diǎn))相對(duì)應(yīng),與橋梁的結(jié)構(gòu)形式(結(jié)構(gòu)體系)有關(guān),而與橋梁承重結(jié)構(gòu)所用的材料無(wú)關(guān),故鋼桁架橋、鋼板梁橋、鋼管混凝土拱橋等未在該表中列出。為了方便不同試驗(yàn)加載工況及其對(duì)應(yīng)的測(cè)試內(nèi)容選擇,表2給出了表6.2.2的對(duì)照。對(duì)于結(jié)構(gòu)存在明顯薄弱、損傷或缺損修補(bǔ)后的截面,宜設(shè)計(jì)專門(mén)的試驗(yàn)工況進(jìn)行檢驗(yàn)。

表2 不同試驗(yàn)加載工況時(shí)的內(nèi)力和位移測(cè)試內(nèi)容

 常規(guī)橋梁的控制荷載一般按設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)確定,分別計(jì)算各種荷載對(duì)結(jié)構(gòu)控制截面所產(chǎn)生的最不利效應(yīng)值,取其中最不利效應(yīng)值作為控制值??刂坪奢d的確定,應(yīng)保證當(dāng)作用于結(jié)構(gòu)某一控制截面的效應(yīng)值達(dá)到荷載試驗(yàn)效率要求時(shí),其他控制截面的效應(yīng)值不超過(guò)設(shè)計(jì)的最不利效應(yīng)值。橋梁荷載試驗(yàn)往往以設(shè)計(jì)采用的標(biāo)準(zhǔn)活載(汽車+人群)為控制(不考慮荷載分項(xiàng)系數(shù)和沖擊系數(shù)),模擬設(shè)計(jì)所考慮的最不利受力狀態(tài)進(jìn)行布載,測(cè)試活載作用引起的結(jié)構(gòu)效應(yīng)。顯然,控制荷載與可變作用中的汽車與人群荷載標(biāo)準(zhǔn)值等效時(shí),檢驗(yàn)的是結(jié)構(gòu)是否滿足正常使用狀態(tài),但對(duì)橋梁承載能力極限狀態(tài)的檢驗(yàn),試驗(yàn)荷載的取值值得注意。
    為了既能對(duì)橋梁的承載能力極限狀態(tài)進(jìn)行有效的檢驗(yàn),又不至于因荷載太大而造成橋梁的損傷。一種折中辦法是:試驗(yàn)荷載一般取汽車荷載的標(biāo)準(zhǔn)值(含沖擊力、離心力)和人群荷載標(biāo)準(zhǔn)值。在這級(jí)荷載的作用下,如果測(cè)試結(jié)果的各主要效應(yīng)的校驗(yàn)系數(shù)(試驗(yàn)荷載作用下效應(yīng)的實(shí)測(cè)值與計(jì)算值之比)ξ小于或等于1,表明結(jié)構(gòu)的抗力與設(shè)計(jì)相符或優(yōu)于設(shè)計(jì)值,就認(rèn)為結(jié)構(gòu)滿足承載能力極限狀態(tài)的要求。在這級(jí)荷載作用下,如果出現(xiàn)ξ大于1的情況,則應(yīng)依據(jù)橋梁的實(shí)際情況進(jìn)行檢算,根據(jù)檢算結(jié)果再來(lái)判斷結(jié)構(gòu)是否滿足承載能力極限狀態(tài)的要求。
    特大橋或者特殊結(jié)構(gòu)橋梁的控制荷載選定應(yīng)慎重,最好通過(guò)周密的計(jì)算比較、復(fù)核后確定。資料缺失或存在嚴(yán)重缺損的橋梁,當(dāng)結(jié)構(gòu)檢測(cè)和檢算后認(rèn)定承載力不足時(shí),控制荷載等級(jí)可適當(dāng)降低,通過(guò)試驗(yàn)評(píng)估承載水平或鑒定其實(shí)際承載能力。

實(shí)際試驗(yàn)工況荷載宜采用與控制荷載相同的荷載,但由于客觀條件的限制,實(shí)際工況荷載(包括荷載布置)與控制荷載會(huì)有所不同,可能采用所謂等效荷載。為保證試驗(yàn)效果,在選擇實(shí)際工況荷載大小和加載位置時(shí)可采用荷載試驗(yàn)效率進(jìn)行控制。

合理的試驗(yàn)測(cè)點(diǎn)布設(shè),應(yīng)能反應(yīng)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件受力的最不利特征,且應(yīng)保證分析和推斷的結(jié)構(gòu)工作狀況具有代表性。為實(shí)現(xiàn)此目標(biāo),本條各款就如何保證觀測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性、針對(duì)性和代表性,提出了具體要求,同時(shí)也體現(xiàn)了測(cè)點(diǎn)布置應(yīng)遵循的原則——必要、適量、觀測(cè)方便且安全。
    為保證測(cè)試數(shù)據(jù)的可靠性,可在控制截面布設(shè)適當(dāng)數(shù)量的校核測(cè)點(diǎn),如在控制測(cè)點(diǎn)附近布設(shè)。
    測(cè)點(diǎn)布置的針對(duì)性,就是要以滿足試驗(yàn)要求為目的,避免盲目布置及片面追求測(cè)點(diǎn)數(shù)量,以便突出試驗(yàn)工作重點(diǎn),提高效率,保證質(zhì)量,但計(jì)算指明的控制測(cè)點(diǎn)應(yīng)布設(shè)為測(cè)點(diǎn)。
    測(cè)點(diǎn)布置的代表性,就是要使測(cè)點(diǎn)的數(shù)量和其體現(xiàn)的被測(cè)量,能滿足結(jié)構(gòu)分析和判斷的需要,同時(shí)要便于計(jì)算;如利用橋梁結(jié)構(gòu)的最大撓度與應(yīng)變數(shù)據(jù),可以較為宏觀地了解結(jié)構(gòu)的工作性能及承載力儲(chǔ)備。

7 根據(jù)試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)能夠組織的車源(加載車輛的數(shù)量、規(guī)格、軸距、軸重、軸重允許誤差等參數(shù)),進(jìn)行等效布載。另外,需同時(shí)要落實(shí)重物裝載、過(guò)磅等事項(xiàng),并如實(shí)記錄過(guò)磅單反映的信息。過(guò)磅單是說(shuō)明試驗(yàn)有效性的一個(gè)重要證據(jù),檢測(cè)單位應(yīng)派人員在過(guò)磅現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行見(jiàn)證。
    人行橋采用水箱加載或者重物加載時(shí),可采用體積法或者堆放重物的體積與容重?fù)Q算加載物的重力。無(wú)論采用哪種方法確定加載重量,均應(yīng)該做到準(zhǔn)確、可溯源,且誤差不得超過(guò)5%。
    重物直接加載準(zhǔn)備工作量大,加卸載所需周期一般較長(zhǎng),交通中斷時(shí)間亦較長(zhǎng),且試驗(yàn)時(shí)溫度變化對(duì)測(cè)點(diǎn)的影響較大,因此宜安排在溫度穩(wěn)定的時(shí)段進(jìn)行試驗(yàn)。應(yīng)避免加載設(shè)備與橋梁共同承載而形成“卸載”現(xiàn)象。

8 測(cè)試平臺(tái)通常由腳手架或掛籃搭設(shè)。測(cè)試平臺(tái)主要用于測(cè)試器件布設(shè)、結(jié)構(gòu)檢查、位移傳感器安裝等。測(cè)試平臺(tái)的搭設(shè)要以安全可靠、滿足試驗(yàn)要求為基本目的,同時(shí)要定位準(zhǔn)確、便于操作。測(cè)試平臺(tái)的搭設(shè)通常是影響試驗(yàn)進(jìn)度的主要因素,因此在方案中要認(rèn)真進(jìn)行設(shè)計(jì),明確要求,并加強(qiáng)與實(shí)施方的溝通和技術(shù)指導(dǎo)。
    觀測(cè)平臺(tái)設(shè)施要有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性,并保證測(cè)試人員的安全,同時(shí)還能夠承受試驗(yàn)時(shí)可能產(chǎn)生的其他外界干擾,如人員的走動(dòng)等。

10 為控制溫度變化對(duì)測(cè)試結(jié)果可能產(chǎn)生的影響,荷載試驗(yàn)通常應(yīng)安排在夜間或溫度相對(duì)穩(wěn)定的時(shí)段進(jìn)行,而夜間試驗(yàn)需要解決測(cè)站、橋面、水準(zhǔn)測(cè)量標(biāo)尺等部位的照明。
    試驗(yàn)期間,需要對(duì)橋梁進(jìn)行交通管制,對(duì)過(guò)往車輛及人員進(jìn)行控制。交通管制通常需要得到當(dāng)?shù)亟煌ā⒑降拦芾聿块T(mén)的支持與配合,必要時(shí),應(yīng)提前進(jìn)行公告。
    加載試驗(yàn)前需對(duì)橋面、橋梁引道進(jìn)行必要清理,以保證加載、車輛調(diào)度等的正常進(jìn)行。

11 有些測(cè)量?jī)x器、傳感器的外殼對(duì)地(包括傳感器外殼絕緣層磨損或因受潮絕緣電阻降低),因此應(yīng)使由它們連接的測(cè)量系統(tǒng)一點(diǎn)良好接地,避免對(duì)模擬測(cè)試信號(hào)產(chǎn)生地回路干擾。

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