芜湖市弋江路袁泽桥桥梁荷载试验报告.doc
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1、.报告编号:SXGSJC/BG-QL-2013-003芜湖市弋江路袁泽桥桥梁荷载试验报告陕西高速公路工程试验检测有限公司2013年4月报告编号:SXGSJC/BG-QL-2013-003芜湖市弋江路袁泽桥桥梁荷载试验报告报 告 年 月 日审 核 年 月 日签 发 年 月 日报告附件共 1 份共 91 页陕西高速公路工程试验检测有限公司2013年4月袁泽桥顺桥向照片利用吊蓝布设拱肋应变测点跨中处钢纵梁应变测点布设利用支架布设L/4截面钢纵、横梁应变测点拱脚立柱应变测点布设现场桥面挠度精密水准测试现场引申计吊杆索力增量测试静载试验加载桥梁模态测试激光挠度仪桥面动挠度测试目 录0 前言11 工程概况
2、11.1 技术标准12.2 主要材料32 荷载试验目的63 荷载试验依据64 荷载试验内容74.1 静载试验内容74.2 动载试验内容75 主要仪器设备86 静载试验方案86.1 测试孔选取86.2 结构内力分析96.3 测试截面选取106.4 测点布置116.5 试验荷载146.6 试验工况166.7 试验的实施与控制227 动载试验方案237.1 检测内容237.2 结构动力分析257.3 试验的实施与控制267.4 试验结果评定268 检测数据汇总268.1 静载检测数据268.2 动载检测数据579 检测结果汇总739.1 静载试验检测结果739.2 动载试验检测结果749.3 检测结
3、果分析7510 检测结论76附件1 恒载作用下吊杆索力实测频域曲线78.芜湖市弋江路袁泽桥桥 梁 荷 载 试 验 报 告0 前言我公司(陕西高速公路工程试验检测有限公司)于2012年11月中标芜湖市公路管理局2012年度公路工程交(竣)工检测单位招标项目(项目编号:皖BF(1)2012-307)的第二合同段,主要检测内容为袁泽桥主桥项目桥梁动、静载试验及竣工检测。2013年3月1314日,我公司对中铁十六局三公司承建的袁泽桥(主桥)进行了现场荷载试验。现场检测工作在芜湖市公路管理局的全程指导、监督、关怀下顺利完成。在此,我们表示衷心的谢意。1 工程概况袁泽桥位于芜湖市过境主干道弋江路上,是芜湖
4、市跨越青弋江的一座重要桥梁,其桥型新颖、独特、美观,与周围环境相协调,是芜湖市的一个标志性建筑,也是青弋江上一条靓丽的风景线。1.1 技术标准1、桥跨型式主桥为带副拱的中承式钢管混凝土拱桥,桥梁结构的跨径布置为40+135+40m。主桥拱圈与拱座基础固结,主跨跨中主梁采用钢格构叠合梁模式,半漂浮体系设计。主拱轴线线形采用悬链线,理论拱轴线拱脚水平距离L=135m,矢高为30m,矢跨比为1:4.5,拱轴系数m=1.5,两拱肋轴线横向间距为26.75m。边跨设置门式飞燕以提供系杆的张拉构造,飞燕轴线采用抛物线线形。2、桥面布置主桥横断面组成为(2.75m拱圈锚固区+4.5m人行道+3.5m非机动车
5、道+15.75m车行道+0.5m防撞护栏+2.75m拱圈锚固区)+0.5m分隔带+(2.75m拱圈锚固区+0.5m防撞护栏+15.75m车行道+3.5m非机动车道+4.5m人行道+2.75m拱圈锚固区),全桥由2幅桥组成,单幅桥吊杆间距26.75m,主桥全桥宽60m。3、荷载等级设计汽车荷载等级:公路-1级、城-A级;人群荷载标准值:3.5KN/m2;4、设计速度设计行车速度60km/h;5、桥面纵坡桥面纵坡i2.5%;6、桥面横坡桥面行车道横坡i=2%;人行道横坡i=-1%;7、通航标准内河级航道,最高通航水位取大坊水文站20年一遇洪水位10.585m(黄海高程);8、温度芜湖年平均气温为1
6、6.1 最高气温为39,最低气温为-10。根据公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004,本项目位于温热地区,其有效温度标准值最高为39,最低为-6,设计基准温度规定为16,设计图中所标注的全部尺寸,均是指在基准温度条件下的尺寸;合拢温度按20 16考虑。9、地震基本烈度地震动峰值设计加速度为0.05g;抗震提高一度设防取7度设防烈度。10、浪溅区设计考虑主墩墩身以上轴线长度为1.5m拱圈以下范围为浪溅区,该段拱圈的外表面需按干湿接替区要求进行特殊设计。2.2 主要材料1、水泥混凝土C50微膨胀混凝土:主拱圈(内填)、下立柱(内填);C50混凝土:主墩墩身、飞燕、飞燕横隔梁、飞燕横系梁、飞
7、燕桥面板;C30混凝土:承台、过渡墩墩身、过渡墩盖梁;C25水下混凝土:钻孔灌注桩;2、沥青混凝土本桥桥面铺装采用6cmAC-20C中粒式沥青混凝土+4cmAC-13C细粒式沥青混凝土。沥青混凝土类别与全线道路类别一致,符合公路沥青路面设计规范(JTJ014-2004)有关规定。3、钢纤维混凝土CF50钢纤维混凝土:加劲梁桥面板、伸缩缝;(CF50钢纤维混凝土:钢纤维在混凝土中的体积率取1.5%,钢纤维选用长直型类别,钢纤维长度取45毫米,等效直径0.6毫米,长径比75,钢纤维混凝土符合纤维混凝土结构技术规程(CECS38:2004)的要求。)4、普通钢筋设计采用钢筋为R235和HRB335两
8、种,符合国际标准(GB13013-91、GB1499-98)的有关规定。5、预应力钢绞线采用符合预应力钢绞线标准(GB/T224-2003)的低松弛高强度预应力钢绞线,公称直径s15.2mm,标准强度fpk=1860Mpa,弹性模量Ep=1.95105Mpa,松弛率不大于35%。6、钢板和钢结构钢管拱圈主体结构、临时匹配件和临时连接件、锚具垫板、基础预埋钢板和加劲梁刚构等均采用Q345D,符合GB/T 1591-1994的要求。为保证材料的焊接性能,钢板的碳当量要求按GB/T 714-2000执行。拱圈和风撑钢管可采用直焊管,采用热煨工艺成型。对钢板机械性能要求如下:(1)全部钢板均须用瞎比试
9、件做冲击韧性试验,要求-20冲击功不小于34J。180冷弯试验D9(弯心直径)=1.5a(a为板厚),要求不裂。(2)各主受力部位连接用螺栓采用10.9S级高强度六角头螺栓,应符合GB1228-91的要求,螺母采用10H级大六角螺双母,垫圈采用HRC45高强度圆垫圈,应符合GB1229-91和GB1230-91的要求。(3)各主拱段之间临时粗定位匹配件及各加劲主梁临时绞销采用40Cr钢材加工,符合GB/T3077-1999的规定。(4)护栏及附属构造钢构件均采用Q235B钢材,符合GB700-88的要求。7、焊接材料焊接材料应根据焊接工艺评定试验结果确定。选定焊接材料应保证焊接金属与母材性能匹
10、配,并符合相关标准的规定。8、支座飞燕支座、飞燕上叠合梁梁端支座、肋支撑支座及立柱支座均采用盆式橡胶支座。其中飞燕桥轴线侧支座采用GPZ()10DX,飞燕外侧支座采用GPZ()10SX;桥轴线侧肋间支撑支座采用GPZ()3DX,外侧肋间支撑支座采用GPZ() 3SX;桥轴线侧飞燕上叠合梁梁端与立柱支座采用GPZ() 2DX,外侧飞燕上叠合梁梁端与立柱支座采用GPZ() 2SX。9、伸缩缝主桥过渡墩设置D-80型伸缩缝,主梁与飞燕处设置D-160型伸缩缝,其技术指标满足JT/T327-2004公路桥梁伸缩缝装置规定。10、永久系杆永久系杆按体外预应力束设计,单幅单侧设置7束15-27可换索式无粘
11、结钢绞线成品系杆,单幅共设置14束,并在每侧预留了一束预备束的管道和空间。系杆力按分批张拉设计,单侧7根系杆总拉力为1680t。11、副拱体外束副拱预应力采用1束15-12永久锚固式钢绞线体外预应力束,上端锚固于主拱圈下端锚箱,下端锚固于飞燕下端。12、临时系杆临时系杆按体外预应力束设计,规格为15-31钢绞线系杆。13、吊杆主桥标准吊杆间距为6m,分I、II型两种吊杆,型吊杆采用7-91双层PE半平行钢丝成品吊杆,成品索高强度钢丝技术标准为:弹性模量:2.05105Mpa;标准强度1670MPa,热膨胀系数:0.000012,其上锚固段采用40Cr棒。型吊杆采用40Cr棒为主的万向铰连接构造
12、。吊杆上端锚固于主拱圈上锚箱,下端锚固在加劲梁挑梁下端。14、液压阻尼器主桥每幅设置4套液压阻尼器,采用YZN1A-C125300-b-60,额定荷载为200KN,设计行程为300mm,桥横向自适应转角为正负6。2 荷载试验目的本次荷载试验预期达到以下目的:(1)通过静载试验,测定在试验荷载作用下该桥上部结构各控制断面的静应变、静挠度,吊杆在恒载和设计活荷载作用下的索力等各项安全和功能技术指标,判断桥梁的实际工作状况是否符合设计要求或处于正常工作状态。(2)通过动载试验,分别测试桥梁结构固有振动特性(振型、频率、阻尼比)和在汽车移动荷载作用下的动挠度、冲击系数和,对结构的动力性能进行评价。(3
13、)积累必要的技术资料,旨在更好的管理养护好桥梁,指导今后桥梁养护维修工作。3 荷载试验依据(1)交通部:公路桥梁承载能力检测评定规程(JTG/T J21-2011);(2)交通部:大跨径混凝土桥梁的试验方法(最终建议).1982;(3)交通部:公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004).2004;(4)交通部:公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004).2004;(5)交通部:公路桥涵钢结构及木结构设计规范(JTJ 025-86);(6)中国标准化协会:钢管混凝土结构设计与施工规程(CECS 28-90);(7)建设部:城市桥梁设计规范(CJJ 77-98);(
14、8)中国公路工程咨询集团有限公司芜湖市弋江路改建工程施工图(BRT)变更设计(K1+200K8+300)施工图纸;(9)其他相关规范、文件及资料。4 荷载试验内容4.1 静载试验内容(1)测量在各加载工况下各控制截面的最大静应变(主拱圈:跨中截面、3L/4截面、拱脚截面;钢纵梁(主跨跨中和3L/4):最大正弯矩控制截面;钢横梁(主跨南D4号吊杆下横梁):跨中正弯矩控制截面;立柱(南侧拱脚西侧中间位置):上、中、下三个轴力测试截面)。(2)测量在各加载工况下各控制截面的最大静挠度(在主跨八分点、主跨伸缩缝及飞燕拱跨中位置分别布置挠度测点;在试验横梁布置挠度测点)。(3)吊杆张力进行测试。对恒载作
15、用下全桥吊杆张拉进行检测;对主要工况作用下测试断面附近34对吊杆的张力进行检测;根据吊杆轴力包络图,增加设计荷载作用下I型、II型吊杆最大轴力工况(II型吊杆选南D2号吊杆、I型吊杆选南D4号吊杆)测试。(4)观测各荷载工况作用下梁体开裂情况。4.2 动载试验内容(1)跑车动载试验,测试振幅较大的位置车辆通行时产生的竖向及横桥向加速度效应,测取结构的自振频率。(2)刹车动载试验,测试桥梁在振幅最大位置刹车时产生的冲击效应,测取结构的动挠度,分析得到结构冲击系数。(3)模态测试:测试环境激振下桥梁结构振动响应,分析得到桥梁结构频率、振型及阻尼比。5 主要仪器设备本次桥梁荷载试验采用的主要仪器、设
16、备见表5-1。表5-1 荷载试验采用的主要仪器、设备序号仪器设备名称型号仪器编号1静态数据采集系统TDS-303QL0158-012-012静态数据采集仪TDS-530QL0158-012-023机电百分表WBD-50GF051-01084桥梁激光挠度检测仪BJQH-5BQL0161-015-015动态应变测试系统DEWEBOOK-8QL0148-002-026桥梁动态信号测试分析系统DH-5922QL0163-017-017拾振器(16个含竖向横向)DH-610HQL-0162-016-09208无线振动测试系统DH-5906BQL0159-013-019千分表引伸仪1mm/10裂缝宽度观测
17、仪SW-LW-101QL0153-007-0111精密水准仪DINI03CL0194-001-0412全站仪SET2CCL0196-003-0213水准仪NA2CL0194-001-0314激光测温仪RAYMT4UDL0137-013-016 静载试验方案6.1 测试孔选取静载试验按照下列原则选取测试孔。(1)对全桥进行缺陷检查,若存在缺陷较为严重的桥跨,则该桥跨作为测试孔。(2)以业主和监理指定的桥跨作为测试孔。(3)若无指定和要求时,选择桥梁在使用活载作用下内力最不利的桥跨作为测试孔。本次试验选择袁泽桥主桥左幅135米主跨(即全桥第21孔)为测试孔。6.2 结构内力分析为了确定该桥的承载力
18、,检测对该桥结构进行计算分析。依据桥梁施工图纸,用桥梁结构分析软件MIDAS进行建模计算,并将计算结果作为荷载试验的理论计算结果。建立的MIDAS计算模型如图6-1所示(其中采用“端横梁调整无阻尼”模型控制,采用“杆系7(湿接缝+预模拟)”模型校验)。杆系7(湿接缝+预模拟)端横梁调整无阻尼图6-1 袁泽桥计算模型图6.3 测试截面选取测试截面应选择桥梁在使用活载作用下内力最不利的截面。内力最不利截面通过结构内力包络图确定,计算得到该桥的弯矩包络图如图6-2所示,轴力包络图如图6-3所示。通过分析内力包络图、参考相关规范的规定,并结合该桥实际状况,确定该桥的内力控制断面如图6-4所示。图6-2
19、 弯矩包络图图6-3 轴力包络图图6-4 各内力控制断面布置图(单位:cm)其中:1-1截面为主拱圈跨中轴力控制截面;2-2截面为主拱圈3L/4正弯矩控制截面;3-3截面为主拱圈拱脚负弯矩和轴力控制截面A-A截面为主跨跨中钢纵梁正弯矩控制截面;B-B截面为主跨3L/4钢纵梁正弯矩控制截面;C-C截面为主跨南D4号吊杆下横梁(即大桩号侧第7根横梁)跨中正弯矩控制截面;D-D截面为大桩号内侧拱脚立柱轴力上部控制截面;E-E截面为大桩号内侧拱脚立柱轴力中部控制截面;F-F截面为大桩号内侧拱脚立柱轴力下部控制截面。为了判定预制桥面板与钢横纵梁形成的钢混叠和构造的受力是否满足协调共同受力情况,选择一处主
20、跨钢横梁(主拱南D4号吊杆下钢横梁)作为测试梁,在钢梁及桥面板下布设应变测点,对其进行测试。为了检测立柱实际受力状况,在上立柱和下立柱中各选一组立柱作为试验立柱,每根试验立柱选择上、中、下端3个控制截面。为了测试吊杆张力,在主拱316号吊杆距离桥面约1.8米位置布设吊杆张力弦振法测点(同时采用千分表引伸计对索力增量进行测试)。6.4 测点布置为了测试该桥在试验荷载作用下的应力(应变)状况和变形情况,分别在1-1F-F截面布设应变测点,具体位置和编号分别见图6-5图6-7;为了测试横梁在试验荷载作用下的应力(应变)状况,在试验横梁布设应变测点,主跨横梁(主拱南D4号吊杆下横梁)应变测点的具体位置
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