人行天橋荷載試驗檢測
更新時間：2021-04-10 17:51
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一、橋梁檢驗收檢測意義
橋梁竣工驗收需要進行進行驗收荷載試驗，其目的有三個方面： 1、通過荷載試驗以檢驗現(xiàn)有結構承載能力是否達到了設計荷載保準。 2、根據(jù)靜荷載試驗觀測了解結構的實際受力狀況和工作性能，為橋梁營運
養(yǎng)護提供科學依據(jù)。
3、經(jīng)過對試驗資料的對比、分析，為同內橋梁的設計、施工積累可靠資料。 二、橋梁荷載試驗檢測工作方案
1、根據(jù)橋梁竣工圖，實測橋梁竣工數(shù)據(jù)，同時根據(jù)竣工圖文件建立橋梁荷
載試驗計算模型，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(jù)橋梁等級，設計標準，按照規(guī)范要求進行
車輛布置。
3、實施荷載試驗，根據(jù)工作方案進行外業(yè)試驗，收集關鍵試驗成果。 4、根據(jù)試驗結果與理論計算結果進行比較，分析，最終得出橋梁評估報告。 三、以下以某城市人行天橋荷載試驗為案例進行論述研究 （一）、概述
該人行天橋位于某小區(qū)1、2街區(qū)處，為一“H ”型結構天橋，主要連接某小區(qū)1、2街區(qū)與某小學周邊的人流過往，天橋主梁全長49.7米。橋面橫向全寬4.2米，凈寬4.0米；梯道全寬2.7米，凈寬2.5米；橋下凈高大于5米。橋上設置最大1%的橋面縱坡和1.0%的雙向橫坡。橋梁設計荷載為：人群：4.5kN/㎡。
天橋主梁、梯道梁均為鋼結構，由鋼板焊接組合而成。上部結構為等截面鋼箱梁，梁高為0.9米，箱梁頂寬4.2米，底寬1.8米。梯道梁高0.3米，寬0.8米。天橋箱梁頂板、底板、腹板和墩頂加密橫隔板及其余部位均采用Q345qc 鋼。鋼梯道及平臺的頂?shù)装搴透拱寰捎肣345qc 鋼。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，樁基直徑為1.0米。 1.1技術標準
凈寬： 橋面寬：4.2米 梯道全寬：2.7米
橋下凈高：≥5米。
設計荷載：人群：4.5KN/㎡。 橫斷面布置：
主梁：0.1m(欄桿)+4.0m(人行道)+0.1m(欄桿) =4.2m 梯道：0.1m(欄桿)+2.5m(人行道)+0.1m(欄桿)=2.7m 結構安全等級：二級。 地震動峰值加速度：ag=0.05g。 抗震設防烈度：≥6度。 結構使用年限：50年。 1.2設計要點：
橋型方案
新溉路（魯能1、2街區(qū)）人行天橋為一“H ”型結構天橋，主要連接魯能星城1、2街區(qū)與天宮殿小學周邊的人流過往，天橋主梁全長49.7米。橋面橫向全寬4.2米，凈寬4.0米；梯道全寬2.7米，凈寬2.5米。橋上設置最大1%的橋面縱坡和1.0%的雙向橫坡。 1.3結構型式 1.3.1 上部結構
天橋主梁、梯道梁均為鋼結構，由鋼板焊接組合而成。上部結構為等截面鋼箱梁，梁高為0.9米，箱梁頂寬4.2米，底寬1.8米。梯道梁高0.3米，寬0.8米。天橋箱梁頂板、底板、腹板和墩頂加密橫隔板及其余部位均采用Q345qc 鋼。鋼梯道及平臺的頂?shù)装搴透拱寰捎肣345qc 鋼。 1.3.2下部結構
主墩結構為花瓶式鋼筋混凝土橋墩，頂部寬度為1.8米根部寬度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，樁基直徑為1.0米。 1.4主要材料 1.4.1鋼材
主梁、梯道：Q345qc 、Q235qc 欄桿：Q235B
鋼筋：R235、HRB335分別滿足GB1499-1998、GB13013-1991標準。 （二）、實驗依據(jù)
《城市橋梁養(yǎng)護技術規(guī)范》（CJJ 99-2003、J 281-2003）； 《城市人行天橋與人行地道技術規(guī)范》(CJJ 69-95)； 《建筑結構檢測技術標準》（GB/T 50344-2004）； 《城市橋梁設計準則》（CJJ 11-93）； 《城市橋梁設計荷載標準》(CJJ 77-98)； 《市政橋梁工程質量檢驗評定標準》(CJJ 2-90)； 《鋼結構設計規(guī)范》(GB 50017-2003)；
《鋼結構工程施工質量驗收規(guī)范》（GB 50205-2001）； 《建筑變形測量規(guī)范》（JGJ 8-2007）； 《工程測量規(guī)范》（GB 50026-2007）； 《建筑鋼結構焊接技術規(guī)程》（JGJ 81-2002）。
根據(jù)天橋的具體結構和現(xiàn)狀，驗收性荷載試驗按照建設部頒發(fā)的規(guī)定的原則、方法、內容進行試驗，同時依據(jù)橋梁設計單位提供的計算資料并按上述“方法”所規(guī)定的指標對試驗結果予以評價。 （三）、試驗項目與觀測內容
為全面評價橋梁結構的整體性能，了解結構實際工作狀況和綜合評定工程質量，保證橋梁營運安全，應對城市新建橋梁進行驗收性荷載試驗。根據(jù)橋梁竣工文件提供資料，首先進行計算機建模，模擬橋梁在試驗荷載下各個截面的應力及撓。
具體試驗內容包括： 在試驗荷載作用下進行：
1、箱梁25m 跨最大正彎矩截面（距1#墩10m ）、22m 跨最大正彎矩截面（距3#墩8.8m ）、2#中墩支點附近負彎矩截面的應力觀測；
2、箱梁25m 跨最大正彎矩截面（距1#墩10m ）、22m 跨最大正彎矩截面（距3#墩8.8m ）的撓度。 （四）、觀測截面及測點布置
根據(jù)人行天橋的結構特點及現(xiàn)場具體情況，本著對全橋評價的原則，決定對
兩跨均進行荷載試驗，選取兩跨的最大正彎矩截面及2#中墩墩頂附近等共計3個試驗截面作為試驗控制截面，其檢驗結果可用于評價全橋。
檢測內容主要包括：鋼箱梁梁體應力（應變），撓度觀測等。具體截面及觀測內容詳見圖1與表1。
圖1 某人行天橋試驗截面示意圖(單位：cm)
圖1中：K 1為25m 跨最大正彎矩截面。K2為2#墩支點附近截面，K3為22m 跨最大正彎矩截面。
表1 試驗觀測截面和觀測內容
測點布置時均采用鋼箱梁表面粘貼應變片觀測應力，試驗截面測點布置如下圖所示。
應力測點撓度測點
圖2 鋼箱梁正彎矩截面（K1、K3）測點布置圖
應力測點
圖3 鋼箱梁負彎矩截面（K2）測點布置圖
（五）、觀測方法與儀器
1、撓度觀測：采用精密水準儀進行觀測；
2、箱梁應力觀測：采用在箱梁下緣底部鋼板表面粘貼短標距應變片的測量方式. 以靜態(tài)電阻應變儀自動掃描觀測鋼板的應變，再根據(jù)箱板彈性模量換算為相應應力。
（一）應力測試系統(tǒng)
（二）撓度測試系統(tǒng)
圖4 測試系統(tǒng)框架圖
（六）、試驗荷載與荷載布置
荷載試驗按照設計施工圖計算，根據(jù)該橋的具體位置及周邊狀況，試驗荷載決定采用水箱加載的方法進行，以設計荷載內力作為試驗控制內力確定加載位置及重量，計算確定最大加載重量81.78噸；按照1.74噸/沿米進行布載，具體布載位置如下所示：
按“方法”規(guī)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試驗控制截面分別進行，根據(jù)橋面寬度（見圖5）。每種工
況分為2～3級，每級荷載就位后約5分鐘進行各項觀測，卸載后約10分鐘進行殘余觀測和調零，再繼續(xù)下一工況。
圖5 水箱加載橫向對稱布荷示意圖
表2 荷載工況表
圖6 25m跨最大正彎矩截面縱向示意圖
圖7 2#墩頂負彎矩截面加載縱向示意圖
圖8 22m跨最大正彎矩截面縱向示意圖
表3 荷載試驗相關計計算值
注：表中數(shù)據(jù)由結構計算得出
（七）、靜荷載試驗 7.1試驗的內容
（1）箱梁25m 跨最大正彎矩截面（距1#墩10m ）、22m 跨最大正彎矩截面（距3#墩8.8m ）、2#中墩支點負彎矩截面（距2#墩0.5m ）的應力觀測；
（2）箱梁25m 跨最大正彎矩截面（距1#墩10m ）、22m 跨最大正彎矩截面（距3#墩8.8m ）的撓度值。 7.2觀測截面及測點布置
根據(jù)某（某小區(qū)1、2街）人行天橋的結構特點及現(xiàn)場具體情況，本著對全橋評價的原則，決定對兩跨均進行荷載試驗，選取兩跨的最大正彎矩截面及2#中墩墩頂附近等共計3個試驗截面作為試驗控制截面，其檢驗結果可用于評價全橋。
檢測內容主要包括：鋼箱梁梁體應力(應變) 及撓度觀測等。具體截面及觀測
內容詳見圖7.2-1～圖7.2-3與表7.3。
圖7.2-1 某人行天橋試驗截面示意圖(單位：cm)
圖7.2-1中：K1為25m 跨最大正彎截面，K2為2#墩支點附近截面，K3為22m 跨最大正彎截面。
測點布置時均采用在鋼箱梁表面粘貼應變片觀測應力，試驗截面測點布置如下圖所示。
橋面1
橋面2
應力測點
撓度測點
圖7.2-2 鋼箱梁正彎矩截面（K1、K3）測點布置圖
應力測點
圖7.2-3 鋼箱梁負彎矩截面（K2）測點布置圖
7.3觀測內容
表7.3 觀測項目及內容表
7.4觀測方法與儀器
（1）撓度觀測：采用精密水準儀進行觀測；
（2）箱梁應力觀測：采用在箱梁下緣底部鋼板表面粘貼短標距應變片的測量方式. 以靜態(tài)電阻應變儀自動掃描觀測鋼板的應變，再根據(jù)箱板彈性模量換算為相應應力。
7.5采用的觀測系統(tǒng)
(1)應力測試系統(tǒng)：
（2) 撓度測試系統(tǒng)：
圖7.5 測試系統(tǒng)框圖
7.6試驗荷載與荷載布置
荷載試驗采用均布荷載以設計荷載計算內力作為試驗內力控制值，根據(jù)該橋的具體位置及周邊情況，試驗荷載決定采用水箱加載的方法進行，水箱加載寬度3m ，按照各測截面內力等效原則，共用水84噸，各試驗控制截面荷載效率均達到0.97，滿足“試驗方法”中對基本荷載試驗規(guī)定的要求，其檢驗結果可用于橋梁承載能力的評價。
荷載施加時對三個控制截面分別進行，先進行25m 跨最大正彎矩截面加載，荷載就位后約5分鐘進行各項觀測，再進行全橋滿載工況，滿載后先卸25m 跨，卸載后約10分鐘后進行22m 跨滿載工況試驗數(shù)據(jù)觀測，然后全橋卸載，約10分鐘后進行殘余觀測。
圖7.6-1 水箱加載橫向對稱布荷示意圖
表7.6-1 靜載試驗加載工況
表7.6-2 荷載試驗相關計算值
注：表中設計彎矩值及撓度計算值根據(jù)計算確定，鋼板應力根據(jù)截面特性計算得出。表中應力符號“+”為受拉，“-”為受壓，鋼板彈性摸量取值2.06×105MPa 。
圖7.6-2 25m跨最大正彎矩截面加載縱向示意圖(單位：cm)
圖7.6-3 2#墩頂附近負彎矩截面加載縱向示意圖(單位：
cm)
圖7.6-4 22m跨最大正彎矩截面加載縱向示意圖(單位：cm)
7.7試驗結果與分析
在各級試驗荷載作用下跨中控制截面箱梁底板應力觀測結果列于表7.7.1-1～表7.7.1-3中，撓度觀測結果列于表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“+”，向上為“-”，鋼板彈性模量取值E=2.06xlO5MPa 。表中應力單位為MPa ，撓度單位為mm 。 所有應力測點均采用半橋自補償。 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撓度測試結果
表7.7.2-1 鋼箱梁25m 撓度觀測結果 單位：mm
表
7.7.2-2 鋼箱梁22m 撓度觀測結果 單位：mm 7.7.5裂縫觀測結果
在所施加最大試驗荷載作用下，未發(fā)現(xiàn)鋼箱梁產生異響及焊縫開裂。 7.7.6分析比較
某（某小區(qū)1、2街）人行天橋在最大試驗荷載作用下，鋼箱梁結構表現(xiàn)出了正常的受力性能，25m 跨最大正彎矩控制截面實測箱梁鋼板應力平均值低于該
荷載工況作用下的理論計算值，應力校驗系數(shù)在0.88～0.97之間，22m 跨最大正彎矩控制截面實測箱梁鋼板應力平均值也低于該荷載工況作用下的理論計算值，應力校驗系數(shù)0.87～0.98之間，2#墩頂控制截面由于腹板根部高度位于中性軸附近故腹板上緣應力理論計算數(shù)值較小。在全橋滿載最大負彎矩加載工況下，實測箱梁翼緣及底板應力平均值也均低于該荷載工況作用下的理論計算值，翼緣應力校驗系數(shù)0.94～0.97之間，底板應力校驗系數(shù)0.89～0.97之間。箱梁結構強度符合設計及相關規(guī)范要求。
在最大試驗荷載加載作用下，25m 跨最大正彎矩控制截面箱梁各測點實測撓度值均低于該荷載工況作用下的理論計算值，校驗系數(shù)在0.92—0.93之間，22m 跨最大正彎矩控制截面箱梁各測點實測撓度值也低于該荷載工況作用下的理論計算值，校驗系數(shù)在0.93—0.94之間。最大相對殘余變形為11.63％，小于20%。結構剛度符合設計及相關規(guī)范要求。
在所施加最大試驗荷載作用下，未發(fā)現(xiàn)鋼箱梁產生異響及焊縫開裂。 （八） 結論
現(xiàn)狀態(tài)下的某（某小區(qū)1、2街）人行天橋已基本竣工，在所有試驗工況下，鋼結構均表現(xiàn)出正常的受力性能，其強度和剛度滿足“試驗方法”中所規(guī)定的要求；結構工作狀況正常。（本橋未做動載試驗，無法對自振頻率下結論。）
綜上所述，某（某小區(qū)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、通過橋梁檢測案例的啟示
城市橋梁是人流交通人車分流的主要形式，廣泛應用于城市基礎設施建設中，橋梁的使用壽命及耐久、安全性十分重要，其中定期橋梁檢測、成橋竣工驗收檢測顯得十分重要。本次通過對某小區(qū)人行天橋竣工荷載試驗檢測進行了工作方案設計，外業(yè)荷載試驗以及計算分析對比，從而得出檢測報告及評價。在本次橋梁檢測試驗中，主要需要把握好以下幾方面工作：一是前期橋梁竣工或設計文件的收集，通過竣工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，功能定位，荷載等級，為下步計算做資料準備。其次是計算機模擬實驗荷載，通過收集基礎數(shù)據(jù)，需要對橋梁進行計算機建模，同時根據(jù)設計標準進行不同荷載施加，其中荷載施加位置需要通過盤點關鍵部位，通過計算關鍵部位的應
力和撓度提取計算結果為后期與試驗結果進行比對做準備。其三是荷載試驗，荷載試驗前需要根據(jù)橋梁設計文件的技術標準等級，將設計荷載等待轉換為現(xiàn)有實際加載物品如沙袋、水箱等。同時根據(jù)測量數(shù)據(jù)準確的進行加載物堆放，待數(shù)據(jù)穩(wěn)定后讀取外業(yè)數(shù)據(jù)。最后根據(jù)內業(yè)計算結果與外業(yè)試驗數(shù)據(jù)進行比較分析，根據(jù)偏差率進行評估、分析進而得出檢測報告。
另外，橋梁檢測或者荷載試驗期間需要專人負責交通組織管理，確保交通安全，檢測安全。
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