橋梁結(jié)構(gòu)的靜荷載試驗是:將靜止的荷載作用在橋梁上的指定位置,以測試結(jié)構(gòu)的靜應(yīng)變和位移或其他項目,從而推斷橋梁結(jié)構(gòu)在荷載作用下的工作狀態(tài)和使用能力。對于一些缺乏設(shè)計資料、結(jié)構(gòu)受力不詳、不便檢算,或?qū)Ω鶕?jù)檢查及檢算結(jié)果綜合判斷的橋梁承載能力有懷疑的舊橋,采用靜荷載來評定它們的承載能力和安全度是十分必要的。
(一)試驗孔(墩、臺)的選擇
橋梁試驗孔(墩、臺)確定,應(yīng)選定結(jié)構(gòu)受力最不利、結(jié)構(gòu)枝術(shù)狀況較差,或病害多而嚴重、便于搭設(shè)腳手架和設(shè)置測點以及加荷方便的橋孔。一般可結(jié)合橋梁檢查和檢算工作進行。對于多孔結(jié)構(gòu),還需考慮病害或問題的種類和結(jié)構(gòu)上的不同。
(二)檢查架與儀表架的搭設(shè)
檢查架必須方便觀測儀表和裂縫,應(yīng)以經(jīng)濟、方便、安全為原則,檢查架與儀表架應(yīng)完全脫離,不影響儀表和測點的正常工作,不干擾測點附屬設(shè)施。當橋下凈空高不便設(shè)置固定檢查架時,可采用輕便活動吊架。儀表架要穩(wěn)固并能承受試驗時可能產(chǎn)生的碰動干擾。用于觀測墩臺沉降和位移的儀表架,應(yīng)離開墩臺基礎(chǔ)邊緣至少1.5m,以不受墩臺變位的影響。搭設(shè)儀表架時,還需留心觀測點不要受陽光直接照射和防雨措施等。
(三)加載方案與實施
1.加載試驗項目的確定
靜荷載試驗項目按其目的來分,大體上有兩類:一類為測定荷載橫向分布特性的單點加載試驗;另一類為鑒定橋梁承載能力的加載試驗。
2.靜載試驗荷載的確定與布置
承載能力評定荷載一般有以下幾種:即標準汽車、掛車或履帶車、人群荷載和需通行的特種重載。產(chǎn)生控制截面最不利內(nèi)力的評定荷載常作為靜力試驗荷載。但由于客觀條件的限制,實際采用的試驗荷載往往會與評定荷載有所不同。為保證試驗效果常采用等效荷載試驗的方法,在選擇等效試驗荷載時,要使等效試驗荷載作用下的控制截面內(nèi)力計算值與評定荷載作用下同截面的內(nèi)力之比(即試驗荷載效率)在0.95-1.05 之間。等效試驗荷載通常有可行式車輛和重物直接加載兩種。當采用重物直接加載時,需注意避免加載設(shè)備與橋梁共同承載而形成“卸載”觀象。試驗荷載布置應(yīng)使結(jié)構(gòu)處于某種實際可能的最不利工作狀態(tài)。
3.試驗荷載分級與加載方式
了解結(jié)構(gòu)應(yīng)變或變位隨加載內(nèi)力增加的變化關(guān)系和防止結(jié)構(gòu)意外損壞,試驗荷載需逐級增加。用車輛加載一般分成2-3級,用重物加載為 3-4級即基本荷載的60%、80%、90%和100%。車輛荷載的分級可采用逐漸增加加載車數(shù)量和加載車位于控制截面內(nèi)力縱橫向影響線不同位置的方法。靜力試驗荷載的加載方式,根據(jù)加載設(shè)備情況可分成兩種,即:一是單逐級遞加到最大荷載,然后逐漸卸載至零載,這種方法適合于重物直接加載。二是逐級遞增的循環(huán)加載方法,此法宜用于車輛加載。
4.加載時間選擇與靜力荷載的持續(xù)時間
加載試驗應(yīng)安排在氣溫變化不大,外界氣候條件較好的時間(如晚上 10時至凌晨 5時)內(nèi)進行。靜力荷載的持續(xù)時間取決于結(jié)構(gòu)最大變位達到相對穩(wěn)定所需的時間。對鋼筋混凝土和木結(jié)構(gòu)一般取15-30min,鋼結(jié)構(gòu)通常不少刊10min。
5.加載程序的確定
加載試驗前,一般需對試驗結(jié)構(gòu)進行必要次數(shù)的預(yù)加載。通過預(yù)加載,一方面可以使結(jié)構(gòu)進入正常工作狀態(tài),另一方面也可檢查試驗裝置的可靠性以及檢查全部觀測儀表工作是否正常,并能起演習(xí)作用。預(yù)加載的荷載一般取1-2級分級荷載。
6.加載試驗的控制
加載應(yīng)嚴格按設(shè)計的加載程序進行,荷載的大小和截面內(nèi)力都應(yīng)從小到大逐漸增加,并隨時做好停止加載或卸載的準備。加載試驗過程中,要及時分析控制測點的變位或應(yīng)變,隨時觀察結(jié)構(gòu)薄弱部位開裂等狀況,一旦發(fā)現(xiàn)下列情況,應(yīng)立即終止加載試驗:
(1)控制測點應(yīng)力或撓度(變位)超過檢算控制值和規(guī)范規(guī)定值;
(2)加載過程中超過規(guī)范允許縫寬的裂縫大量增多,對結(jié)構(gòu)使用壽命造成明顯影響時;
(3)墩臺變位超過允許值且不能穩(wěn)定時;
(4)發(fā)生其它損壞,影響橋梁承載能力和正常使用時。
(四)制訂觀測方案
觀測方案應(yīng)按照試驗?zāi)康暮鸵?,確定觀測項目、測量區(qū)位置,并選擇合適的儀表和確定試驗觀測方法.
1.觀測項目的確定
在荷載作用下的橋梁變形可以分成兩類:一類變形能反映結(jié)構(gòu)的整體工作狀況,如撓度、轉(zhuǎn)角和支座位移等,為整體變形;另一類反映結(jié)構(gòu)的局部工作狀況,如纖維變形、裂縫和局部擠壓變形等,稱局部變形。在確定觀測項目時,首先要考慮結(jié)構(gòu)的整體變形,因為它能概括結(jié)構(gòu)工作的全貌,也能反映結(jié)構(gòu)任何部分的異常變形或局部損壞。同時局部變形的觀測也很重要,它能反映結(jié)構(gòu)的抗裂性能,又是推斷結(jié)構(gòu)實際狀況和極限強度的主要指標,所以觀測項目和測點位置應(yīng)滿足分析和推斷結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)的需要。
常見橋梁主要觀測項目有:結(jié)構(gòu)的最大撓度、支座沉降、結(jié)構(gòu)最大拉、壓應(yīng)力和中性軸位置、支座附近截面的主拉應(yīng)力、活動支座的變化以及裂縫的出現(xiàn)和擴展狀況。
2,測量部位選擇與測點布設(shè)
測量部位的選擇與測點布置的原則有:
(1)在滿足試驗?zāi)康牡那疤嵯?,測點數(shù)量與布置必須充分、足夠,測點宜少不宜多,以便試驗工作重點突出。
(2)測點位置必須有代表性,以利計算分析。
(3)應(yīng)布設(shè)一定數(shù)量的校核測點,以保證測量數(shù)據(jù)可靠。此外,測點的布置對試驗工作應(yīng)是安全和方便的。
3.儀器儀表的選擇與測讀原則
根據(jù)觀測項目需要選擇儀器儀表時,應(yīng)從實際需要出發(fā)選擇滿足測試精度要求的儀器儀表,但要注意環(huán)境條件,避免盲目追求精度。儀器儀表要有足夠的量程、型號規(guī)格要一致,種類盡可能少一些。在測點較多時,宜用電測儀表。
所有測點讀數(shù)時間必須基本相等,在加載前均需進行零載讀數(shù),以后每次加卸載后立即讀數(shù)一次,并在結(jié)構(gòu)變位穩(wěn)定后,進入下一級荷載前再讀數(shù)一次。對于結(jié)構(gòu)變位最大的測點,需每隔5min讀數(shù)一次,以觀測結(jié)構(gòu)變位相對穩(wěn)定與否。每次測讀時,應(yīng)同時記錄周圍的氣象資料如溫度、濕度等。
4.觀測方法的確定
選擇觀測方法時,要根據(jù)試驗方案所提供的客觀條件,密切結(jié)合加載程序來確定。
(1)位移測量
位移測量的方法大致有兩類:一類是接觸式測量,常見的方法是機械測量法和電測法,這類測量的儀器、儀表有:各種類型的撓度計、百分表和位移傳感器等;另一類是非接觸式測量,多為光學(xué)測量,如精密水準測量、經(jīng)緯儀測量和近景攝像測量等,常用的設(shè)備有:精密水準儀,高精度經(jīng)緯儀、攝影經(jīng)緯儀、立體坐標儀和計算機等。
(2)應(yīng)變測量
應(yīng)變測量可分兩種情況,即橋梁結(jié)構(gòu)主應(yīng)力方向已知或、來知情況兩種。后者是經(jīng)常遇到的,例如在彎剪共同作用區(qū),截面形狀不規(guī)則或有突變的位置。當測定這些部位的平面應(yīng)力狀態(tài)時,一般按一定直角坐標系均勻布點,每點按三個方向布設(shè)成一個應(yīng)變花形式。應(yīng)變測試中常用的儀器、儀表有:千分表、應(yīng)變片、應(yīng)變花、杠桿引伸儀、手持應(yīng)變儀、鋼筋應(yīng)力計和電阻應(yīng)變儀等。
(3)裂縫觀測
裂縫觀測通常是依靠目力輔以刻度放大鏡,有時也用沿受沿受力主鋼筋方向連續(xù)布置電阻應(yīng)變片或應(yīng)變計來測定裂縫的出現(xiàn)或開裂荷載。此時,應(yīng)變計(片)連續(xù)布置的長度不小于2-3個計算裂縫間距或30倍主筋直徑。
(五)荷載試驗準備工作
(1)加載位置放樣及加載設(shè)備的準備;
(2)試驗人員組織與分工;
(3)儀表的選擇、安裝、檢查與調(diào)試等。
中交路橋工程檢測主要檢測業(yè)務(wù):鋼結(jié)構(gòu)檢測、橋梁檢測、隧道檢測