平板荷载试验

平板荷载试验（精选四篇）

平板荷载试验 篇1

荷载板试验在卡塔尔场地平整项目和利比亚房建项目中两次应用, 且两次试验的方法及程序完全相同, 所不同的只是对试验成果的分析处理。在卡塔尔场地平整项目中是根据试验成果计算地基土的变形模量E0, 而利比亚房建项目中, 是根据试验成果确定地基土的承载力特征值fak。因此, 试验结果的处理, 参照《工程地质手册》第4版荷载试验“成果应用”一节“绘制lgP-lgS曲线, 曲线上转折点所对应的荷载即为比例极限”, 来确定地基土的承载力。

1在卡塔尔场地平整项目中确定回填土的变形模量

卡塔尔场地平整项目是将约5 km×7 km的场地由0～1 m高程的原始地面回填至2.5 m高程, 按每层60 cm计, 大多数部位需要回填至少4层, 部分地块需要回填6～7层, 每层回填碾压后, 按每1 000 m2三个荷载板试验点的频次进行回填质量控制, 平均每天约10个试验点, 为保证施工不中断, 荷载板试验必须快速完成。为此, 在ASSHTO T221规范或ASTM D1195规范 (三级重复荷载静力平板试验) 的基础上, 对试验方法进行简化, 即同样为三级荷载但每级荷载试验不再重复, 由此, 试验时间耗时由原来的最少1.5 h大大减少为最多1 h, 一般在45 min左右。此方法经过与监理工程师的多次协商, 并在3年的施工期中证明是可靠和可行的。

1.1 场地工程地质概况

试验点为回填碾压后的平面, 回填料为海沙与破碎石灰石的混合料, 最大粒径300 mm, 要求回填面的变形模量不小于30 MPa。

1.2 试验方法及依据

1.2.1 试验设备

试验设备包括:千斤顶1个 (承载力不小于300 kN, 依试验所需最大荷载而定) 、油压手动泵1台、压力表1块 (量程为70 MPa) 、高压油管1根、百分表3块、刚性承压板1块 (直径不小于305 mm, 厚度不小于25 mm) 、支架1副。

1.2.2 试验方法

小心地将表面松软的部分土壤清除, 然后松铺不超过1 mm厚的细沙找平, 由装载机提供荷载, 通过位于装载机底部中间部位且置于承载板上的千斤顶施加各级荷载, 所施加的荷载由压力表读出, 土层沉降由分布在承载板上的3块百分表读出。

三级荷载分别为284, 578, 872 kN/m2。每一级荷载施加后, 每隔1 min记录3块百分表的读数, 直至连续3 min的沉降量为0.03 mm/min, 视为本级荷载试验终止, 然后卸载, 观察回弹, 直至连续3 min的回弹量为0.03 mm/min, 视为回弹终止。

1.3 试验结果分析

对试验结果进行处理后, 形成的试验报告包括两部分, 一是荷载及沉降量随时间变化曲线, 即P-t曲线及S-t曲线, 二是沉降量随荷载而变化的曲线, 即P-S曲线, 并计算变形模量。如图1、2所示。

根据《岩土工程勘察规范》之10.2载荷试验, 浅层 (深度小于3 m) 荷载板试验的变形模量E0 (MPa) , 可按下式计算:

E0=I0d (1-μ2) P/S

式中 I0——承压板的形状系数, 圆形承压板取0.785, 方形承压板取0.886;

μ——土的泊松比, 碎石土取0.27, 砂土取0.30, 粉土取0.35, 粉质粘土取0.38, 粘土取0.42;

d——承压板的直径或边长, mm;

P——P-S曲线线性段的压力, kPa;

S——与P对应的沉降量, mm。

经过3年的实践证明, 依据ASSHTO T221或ASTM D1195简化而来的本试验方法是可靠和可行的, 在工程实践中获得了良好的实际应用效果, 得到监理工程师及业主的充分肯定。由于简化后的试验大大缩短了试验耗时, 保证了高强度回填工作的顺利进展, 是回填工程快速而有效的质量控制手段。

2在利比亚房建项目中确定土的地基承载力

利比亚房建项目共分为15个施工区块, 分布在约130 km长的地段内, 小的区块建筑房屋200套, 大的区块建筑房屋1 000套, 总计4 500套, 大多为1层建筑。根据监理工程师的要求, 最小区块需要6～7个试验点, 大的区块需要试验点10个以上。

根据检索结果, 目前在国内做荷载板试验的工地不是很多, 且试验方法耗时且繁琐, 不可能进行大量试验和快速确定地基土的承载力及其变化特征。而本方法耗时最长不会超过1.5 h (试验时间依土层的硬度而定) , 且所需要的荷载是每一个施工工地都具备的装载机或挖掘机可以提供的 (如果需要做浅层荷载试验的话) 。

2.1 场地工程地质概况

由于需要确定原始地表以下1～1.5 m深度地基土的承载力, 所以试验是在1 m深度的地层进行。而该地层的地质状况, 15个地块是各不相同的, 但大多以粉土、粉沙土及粉土或粉沙并伴有部分或大或小的石灰岩石为主。由于工程地处非洲撒哈拉沙漠, 气候异常干燥, 降水量非常稀少, 所以无论是单独的粉土、粉沙土及粉土或粉沙伴有或大或小的石灰岩石的地基土都异常坚硬。

2.2 试验方法及依据

2.2.1 试验设备

试验设备同卡塔尔场地平整项目采用的设备。

2.2.2 试验方法

试验是在开挖后的土层上人工小心地将表面松软的部分土壤清除, 然后松铺不超过1 mm厚的细沙找平, 由装载机提供荷载, 通过位于装载机底部中间部位且置于承载板上的千斤顶施加各级荷载, 所施加的荷载由压力表读出, 土层沉降由分布在承载板上的3块百分表读出。

本试验方法共设计了6级荷载, 见表1。

第1级荷载的设计原则是不小于工程设计对地基承载力的要求。本项目设计要求地基承载力为不小于250 kPa/m2, 因此, 初始设计时第1级荷载设计为284 kPa/m2, 荷载级差为284 kPa/m2, 共设计了3级荷载, 最大荷载为872 kPa/m2, 其后, 在数据处理中发现3级荷载下, 计算土的变形模量是足够了, 但用来确定土的承载力却远远不够。考虑方便现场试验及数据处理的要求, 遂改为6级荷载。从现场试验结果来看, 对于本地区的土层, 采用6级荷载的设计方案已经足够, 否则, 需要增加到7级至10级荷载。

2.3 试验结果分析

通过比较分析, 如果采用P-S曲线, 在沉降量较小时不易于判定曲线拐点, 如图3和图4所示。由于工程实际的需要, 需对所有试验结果进行汇总处理, 采用P-S曲线是非常不方便的。而由于施工区域的土质比较坚硬, 试验中小沉降量出现的频率比较大, 所以决定采用lgP-lgS曲线。

根据现场试验记录, 绘制出lgP-lgS曲线, 该曲线上的第1个拐点所对应的荷载即地基承载力值。

对试验结果进行处理后, 形成的试验报告包括两部分, 一是荷载及沉降量随时间变化曲线, 即P-t曲线及S-t曲线, 如图1所示;二是双对数坐标下的沉降量随所施加荷载变化的曲线, 即lgP-lgS曲线, 如图3所示。

对于地基承载力的确定, 无非有两种方法, 一是公式计算法, 二是图解法。而目前尚无理论公式和经验公式可以根据荷载试验结果, 通过计算得到地基承载力。因此, 只能根据试验结果, 通过绘图得出近似的地基承载力。即使如此, 由此而得到的地基承载力值与由静力触探试验而得到的估算值相比, 不仅更接近于实际的基承载力值, 而且更为重要的是, 比起静力触探试验来要经济得多。

总之, 根据ASSHTO T221或ASTM D1195简化而来的本试验方法, 比国内目前普遍采用的方法耗时要短得多, 可以说快捷、经济、方便及可靠是本方法的最大特点。在上述两个工程项目的实践中, 得到国外监理工程师的充分肯定和认可, 为施工方节约了相当可观的施工成本。如在利比亚项目中, 根据技术规范的要求, 基础开挖深度原为2～2.5 m, 此深度需根据静力触探试验结论所确定, 为了节省施工成本, 施工企业想尽办法想减少基础开挖深度。由于静力触探试验价格高昂, 施工方迟迟拿不出实际的数值说服监理工程师。而采用得到监理工程师认可的本方法后, 监理方随即同意将基础开挖深度减少为1 m, 这样就大大减少了混凝土的使用量和回填量, 同时回填的质量也更易得到有效控制, 所节约的施工成本是相当可观的。

参考文献

[1] T221—2002, ASSHTO[S].

[2] D1195, ASTM[S].

[3]工程地质手册编委会.工程地质手册 (第4版) [M].北京:中国建筑工业出版社, 2006.

常州龙城大桥荷载试验 篇2

常州龙城大桥荷载试验

通过对龙城大桥桥梁静栽的.测试、记录与分析,得出桥梁结构在荷载试验作用下的实际工作状态,进而评定桥梁结构的施工质量和使用状况.通过对测量数据的计算结果和沉降关系曲线及技术指标与技术参数的分析,最终确定桥梁是否符合设计及相关规范标准的要求.

作 者：谢友鹏 徐良 曹黎云 XIE You-peng XU liang CAO Li-yun  作者单位：常州市测绘院,江苏常州,213002 刊 名：北京测绘 英文刊名：BEIJING SURVEYING AND MAPPING 年，卷(期)：2009 “”(3) 分类号：P258 关键词：龙城大桥   荷载测试   数据采集与分析  

桥梁荷载试验现场组织管理 篇3

摘要：随着国民经济的迅速发展，我国公路桥梁建设事业已进入了建设发展的高峰，公路桥梁数量逐年递增，新桥交工验收荷载试验与旧桥鉴定荷载试验任务日益繁重，尤其是通行车辆的桥梁，荷载试验往往中断交通，社会影响较大，需要合理的组织实施，以同时取得较好的试验效果和减少占道时间的目的。

关键词：桥梁；荷载试验；组织管理

当前我国的公路桥梁保有量日益增大，不论是新桥的交工验收荷载试验还是旧桥的荷载试验，荷载试验的任务日益繁重，桥梁荷载试验看似是个小项目、小工程，但是任然需要精心组织实施，以提高质量与效益。

1、桥梁荷载试验内容

不同类型、不同规模的桥梁荷载试验测试参数不一，繁简各异。但是总的来说试验步骤大体是一致的，以一般的简支梁桥（或简支变连续梁桥）为例，荷载试验内容一般包括：桥梁静载试验、桥梁动载试验。静力荷载试验是指通过在桥梁结构上施加与设计荷载或使用荷載基本相当的静态外加荷载，利用检测仪器测试结构控制部位与控制截面在各级试验荷载作用下的挠度、变形、应力、混凝土桥可能出现的裂缝、荷载横向分布规律等力学效应，并与桥梁结构按相应荷载作用下的计算值及有关规范规定值作比较，从而评定桥梁承载能力；动载试验包括动力特性试验和动力响应试验。动力特性试验是指通过环境激励、桥面有障碍跑车、急刹车等方式激振，测定桥梁结构自由振动响应信号，进而识别桥梁结构动力特性参数，如结构的自振频率、振型和阻尼比。动力响应试验是指在试验桥面上通过载重汽车以不同速度匀速行驶激振，测定桥梁控制部位及控制截面的动挠度、动应变等受迫振动响应，进而识别桥梁结构相应控制部位的汽车冲击系数。

2、桥梁静载试验流程图

桥梁静载试验流程见图1。

桥梁荷载试验方案确定之前，应进行桥址情况调查，包括桥上和两端线路技术状况，线路容许车速、桥下净空、水深和通航情况、线路交通量、桥址供电情况等，并了解可供的试验车辆及其过磅地点。

流程图中：架设仪器是指架设水准仪、全站仪等观测挠度、变形的测量仪器；调试设备是指静态应变仪、动载相关仪器设备的调试；画线布点是指现场测点的放样与布置，如车辆加载位置、挠度观测点位；车辆调度是指试验车辆的装载与试验前的准备。

图1、静载试验流程图

3、桥梁荷载试验的组织管理要点

对桥梁荷载试验进行组织管理，首先要掌握桥梁荷载试验的内容，并根据试验内容编制试验方案，进行总体的规划，对试验所需的仪器设备、车辆、人员作出安排。桥梁荷载试验的关键还在于现场的组织管理，组织管理以提高荷载试验质量与水平、缩短试验时间（工期）为目的。未达到此目的，需采取以下措施：

1）、桥梁荷载试验人员必须技术熟练，人员的技术熟练程度关系着桥梁荷载试验的质量与效率。

2）、桥梁荷载试验的仪器设备必须完好，其功能必须满足试验要求，设备出现故障或损坏往往导致测试结果错误或因仪器设备的调试、修整而拖延时间。

3）、桥梁荷载试验各工序的组织。首先要搞清桥梁检测现场和周围的交通情况，制定合理的作业方案，精心安排桥梁检测工序，控制作业节奏，有步骤地组织检测作业，排好组织计划，减小对交通的影响，又满足检测作业要求。桥梁荷载试验中一些工序是可以同时进行的，一些工序有着时间上的先后顺序则需要按部就班地操作，例如静载试验中架设仪器、设备调试、粘贴应变片、画线布点、车辆的安排调度是可以同步进行的，也只有这些操作都完成后才能进行加载试验，这就需要合理安排人员同时进行这些工序已达到节约时间加快进度的目的，其中粘贴应变片又是这些工序当中的控制性工序，一般可以提前进行。

4）、预载的目的是消除塑性变形，桥梁荷载试验需在正式加载之前进行预压，这个步骤还可以检验仪器设备是否正常，以及时进行调校。

5）结构静力试验的加卸载过程一般采用分级制度，每级加卸载都有级间间歇时间，即每级荷载作用下，须待结构反应稳定后再进行下一级加卸载的时间间隔，在结构静力试验中常采用的加载控制参数有应变、挠度和裂缝，各测试项目的数据采集同步进行，以观测时间较长的测试参数控制整个加卸载流程。

6）车辆的指挥即加卸载的过程也是荷载试验的关键环节，车辆调度者应合理地进行车辆组织，规划好车辆的进出场顺序、停靠位置等，尽可能减少车辆调度就位的时间。

4、桥梁荷载试验实施的重点

桥梁荷载试验的现场实施，是试验检测工作中的主体部分，也是试验检测成败的关键。参加荷载试验的每一位工作成员都必须集中精力，各就各位，各尽其责，尽心做好本岗位工作。试验期间，一切工作都要按照试验检测方案规定的程序和加载方法进行，在试验检测过程中，每一个分项测试人员必须对测量数据，特别是起控制作用重要数据，随时整理和分析，如发现测量数据有较大的异常变化时，应及时查找原因，并向试验指挥人员报告，在实施过程中，除了观测记录试验数据外，还要对试验检测桥梁的关键部位进行观测，记录试验检测过程中出现的异常现象以及在现场检查中没有发现的结构损伤等，为试验数据的分析处理提供依据，必要时应及时调整试验方案，以确保结构安全。

5、结束语

随着国家公路基础设施建设的大力推进，桥梁荷载试验任务日益繁重，相对于一般的复杂、大型、周期长的土木施工项目或科研项目，桥梁荷载试验的内容相对单一、简单、时间周期短，但是工程的操作中任然需要精心的组织管理，荷载试验的实施与大型工程的实施也遵从同样的原则，同样追求着质量、成本、工期的目标，所以必须加强荷载试验的组织管理。

参考文献：

[1]施尚伟，向中富.桥梁结构试验检测技术[M].重庆：重庆大学出版社，2012.

简述桥梁荷载试验 篇4

1 哪些桥梁需要检测

需要进行检测的桥梁原因各种各样,绝大部分是旧桥,因为旧桥资料比较匮乏,相对而言管理起来比较困难;在特殊情况下有些新桥也要求做检测工作,综合起来主要有以下几种因素:

1)缺乏设计、施工资料的桥梁。

2)施工质量较差,不符合设计要求的桥梁。

3)桥梁竣工经过运营一段时间后发现较严重的病害,影响其承载能力。

4)桥梁施工质量较好,运营情况也良好,但希望提高其允许的承载能力。

5)需要通过超过设计标准的特殊荷载车辆的桥梁。

还有一些桥梁是因为一些特殊原因而需要做检测工作,比如为了取得一定的科研资料等。现在一些特大桥梁不仅仅是要求做短期的检测,还需要进行长期的健康监控。

2 静载试验

2.1 选择试验孔

试验孔的选择主要综合考虑3个条件:1)该孔(或墩)计算受力最不利;2)该孔(或墩)施工质量较差,缺陷较多或病害较严重;3)该孔(或墩)便于搭设脚手架及设置测点或试验时便于加载。

试验孔的选择非常重要,它关系到所做的试验是否能够比较准确地反映此部分结构以及整个桥梁结构的性能,需要丰富的现场试验经验。

2.2 加载方案的确定

在外观检测基础上选择桥梁施工质量较差、缺陷较多或病害较严重且计算受力最不利的孔或墩为荷载试验孔。几种常见主要桥型的加载试验截面及内容如表1所示。

2.3 测试中应获取的主要数据与测试方法

通常旧桥需要鉴定的主要是上部结构的受力特性,监控试验荷载各工况下控制截面的应力应变就是主要内容,同时一些正常使用状态下的参数如挠度、裂缝宽度等也是旧桥的主要测试内容。应力应变的测点布设在前面所述方案阶段主要内力控制截面与附加控制截面,同时根据上部结构的横截面形式在每一个控制截面上又要选取一些有代表的测点,用以反应整个控制截面的受力状况。对于一些特殊结构,如索结构,一般还需要对索力进行检测。除此之外还有必要根据实际外观检查发现的一些病害在个别部位进行监测,如支座的沉降、横隔板的错位、剪力缝的开展等,因为有些非主要受力结构或者附属结构的破坏也会对主要结构的测试结果造成较大的影响,同时也可能是主要结构出现受力不利的主要原因。

试验中使用频率较高的仪器有应变仪、挠度计、水准仪、全站仪、百分表等,有时由于现场条件的限制无法直接使用仪器测试出想得到的参数,这就要求测试人员要有一定的经验,采用一定的措施,用现有的仪器测出想要的数据。当然随着科技的不断发展,现在可以使用到试验中的仪器也越来越先进,操作也越来越方便,能准确测试出所要参数的都可以大胆采用。

2.4 试验控制荷载的确定

在确定试验控制荷载时,可先计算出桥梁结构在设计荷载下控制截面所产生内力(或变形)的最不利值作为对应截面的控制荷载,并求出该截面的荷载内力影响线;然后尽量选用与控制荷载相同类型的荷载,利用其内力影响线对结构进行最不利布载,即可求出试验荷载。为保证试验效果,选择荷载的大小和加载位置时,采用静载试验效率系数ηq,其在规定的范围内取值。荷载试验中车辆的横向布置一般取对称于桥面中心线布置的中载和距人行道或安全带0.5 m的偏载两个工况进行。

2.5 静载试验结果分析与评价

校验系数是桥梁结构静载试验的主要评价指标。所谓校验系数,是指某一测点处静载的实测值与理论计算值的比值。当η=1时,说明实测值与理论值完全相符;当η<1时,说明结构工作性能良好,有安全储备;当η>1时,说明结构工作性能差,安全储备不足。

3 动载试验

3.1 试验阶段

桥梁动载试验是利用某种激振方法激起桥梁结构的振动,然后测定其固有频率、阻尼比、振型、动力冲击系数等参量,从而判定桥梁结构的整体刚度、行车性能。激振方法一般是让试验车辆按10 km/h,20 km/h,30 km/h,40 km/h,50 km/h,60 km/h的速度匀速无障碍地通过桥梁,在桥梁上进行刹车试验以及让车辆越过10 cm～15 cm高的障碍进行跳车试验。通过对动载试验结果的处理并与理论计算值进行比较分析,可为桥梁结构动力性能评价提供依据。

桥梁检测中动载试验的内容主要是结构动力特性和动载响应的试验与分析,量测的主要部位是结构动力效应最大构件的动应力及动变形的控制截面。一般来说,检测项目主要包括如下内容:

1)桥梁动力特性模态参数测试(频率、振形、阻尼比);

2)桥梁动力响应测试(动挠度、动应力、加速度、冲击系数)。

动载试验的测试仪器主要包括测试传感器、信号放大器、光线示波器、磁带记录仪和数字信号处理机。根据仪器的性能和使用传感器的特性,可以选配不同的测试系统,如脉动法、激振法等。

3.2 结果分析阶段

依据桥梁结构动载试验项目,将理论计算值与实测值进行对比,说明理论与实践二者的符合程度,从中得出试验桥梁所具有的实际结构动力特性及桥梁营运状况,以及从试验中所发现的问题。绘制结构振型图、冲击系数与不同车速的关系分析图等。将试验中所实测的控制数据以列表或以曲线的形式表达出来。

根据综合分析的结果得出最后的技术结论,对试验桥梁做出科学的评价,同时根据存在的问题,对新建桥提出改进设计或加强养护方面的建议;对旧桥提出加固方案或维修养护甚至是拆除重建方面的建议。

4 结语

随着交通运输的快速发展和保障公路桥梁安全运营的实际需求,桥梁养护已经成为交通部门的重点工作,特别是桥梁的检测技术要求新工艺、新设备、新技术的不断出现。科技的发展,科研工作的深入,以及广大科研、设计等人员的共同努力,研究桥梁检测与安全性评估方法,建立健康有效的桥梁检测与预警系统,探索桥梁维护加固补强的施工工艺与技术,这些重要的课题必将得到长足的促进,成为我国科技发展的前沿。

参考文献

[1]王建华,孙胜江.桥涵工程试验检测技术[M].北京:人民交通出版社,2004.

[2]宋一凡.公路桥梁荷载试验与结构评定[M].北京:人民交通出版社,2002.1.