桥荷载试验组织准备工作非常重要,一般试验准备工作包括试验前期准备和现场准备。前期准备工作主要有资料收集、试验方案拟定、仪器配套以及相应的试验计算等;现场准备工作则包括加载物准备,测点、测站布置等。
荷载试验的组织工作
荷载试验正式进行之前应做好以下组织准备工作。
1、试验孔(或墩)的选择
对多孔桥梁中跨径相同的桥孔(或墩)可选1~3个具有代表性的桥孔(或墩)进行加载试验。选择时应综合考虑以下因素:
(1)该孔(或墩)计算受力最不利
(2)该孔(或墩)施工质量最差,缺陷较多或病害较严重
(3)该孔(或墩)便于搭设脚手架,便于实测
2、静载试验加载位置的放样和卸载位置的安排
静载试验前应在桥面上对加载位置进行放样,并预先安排卸载的安放位置,以便于加载试验的顺利进行。
3、试验人员组织及分工
桥梁的荷载试验是一项技术性较强的工作,最好组织专门的桥梁试验队伍来承担。试验人员应能熟练掌握所分管的仪器设备,读数快速而准确。试验队伍应设总指挥一人,其他人员的配备视具体情况而定。
4、其他准备工作
加载试验的安全设施、供电照明设施、通信联络设施、桥面交通管制等工作应根据荷载试验的需要进行准备
收集资料
在确定试验方案之前,必须对试验结构进行实地考察和了解,做到情况清楚、心中有数。
1、技术文件和资料的收集
组织桥梁荷载试验时要向有关部门收集与试验有关的设计资料,仔细阅读与试验有关的文献资料,以便对试验对象有透彻的了解,并对试验进行必要的模拟分析计算。荷载试验需要收集的资料一般有:
(1)结构的设计资料,如设计图纸、相关计算资料等,必要时还要设计的原始资料。
(2)结构的施工资料,如竣工图纸、材性试验报告、有关施工记录、隐蔽工程报告和重要质量差错报告等。
(3)对有些桥梁,须收集试验前结构尺寸变化的数据资料,如拱轴线的变形、墩台和拱顶的沉降观察资料等。 此外,在明确试验目的后,如果有类似的试验借鉴则通过阅读他人试验报告或情况介绍,弄清试验目的有何不同,哪些地方可以改进等。
2、桥梁现场
收集书面资料的同时,应该对桥梁试验现场进行踏勘,收集有关资料。
(1)找负责设计、施工、监理或养护部门的工程师,了解与试验对象有关的设计、施工、监理和养护等问题,了解得越多越好。
(2)对实桥进行踏勘,了解结构物的现状、周围的环境条件和试验条件,包括:
1)对结构物进行详细的外观检查,查明结构物的实际技术状况,如结构的尺寸、行车道、支座情况以及各种缺陷等。
2)详细检查桥上和两端接线线路的技术状况、线路容许车速、桥下净空、水深和通航情况、桥址处供电情况等。
3)实桥结构和周围环境的踏勘,详查拟定试验方案(如加载方式、量测手段等)。
4)详细了解现场试验时主管单位可能提供的配合情况,如加载车辆的情况,试验时的交通、航运影响等,做到心中有数,以便在确定方案时全面考虑。
加载方案设计
拟订试验方案是桥梁荷载试验前期准备工作中最重要的环节,因为试验方案是指导荷载试验的行动大纲。通过分析收集到的有关资料,充分了解试验对象以及试验现场的情况后,根据试验目的和客观条件拟定试验方案。一个完整的桥梁荷载试验方案应包括:
(1)试验对象概况。主要叙述试验对象的结构、与设计和施工有关的技术资料、试验任务的性质等基本情况。
(2)试验目的和要求。新建桥梁的竣工验收、旧桥承载力评估或改建加固等的试验目的和要求既有相似之处,有各自有侧重。所以试验目的一定要非常明确,有了明确的目的才能提具体的要求。
(3)试验内容要详细列出试验检测内容。实桥静力荷载试验一般包括以下内容:
1)结构控制断面的变形或挠度,或沿桥长轴线的挠度分布。
2)结构控制截面的最大应力(或应变),或结构构件的实际应变分布。
3)受试验荷载影响的所有桥梁支座、墩台的位移或转角,塔柱和结构连接部分的变形等。
4)钢筋混凝土结构裂缝的出现或拓展,包括裂缝宽度、长度、间距、位置、方向和性状,以及卸载后的闭合情况。
5)其他桥梁次结构构件的受力反映。
(4)试验方法。这部分内容要定的很细,包括荷载的考虑、测点的布置、仪器的选用以及具体的测试步骤等,并列出一张试验程序(工况)表,具体应考虑以下几点:
1)荷载必须依据设计荷载的大小并根据现场可能提供荷载的情况来拟定试验加载方案。
2)测点和测站布置根据试验的目的要求,应用桥梁专业知识,考虑各种桥梁体系的受力特点,还要结合测试技术的可行性,确定被测桥梁的控制断面和测点位置。 主要测点的布设应能控制结构的最大应力(应变)和最大挠度(或位移),测点的布设不宜过多,但要保证观测质量,几种常用桥梁体系的主要测点布设如下:
简支梁桥——跨中挠度、支点沉降、跨中截面应变;
连续梁桥——跨中挠度、支点沉降、跨中和支点截面应变;
悬臂梁桥——悬臂端部挠度、支点沉降、支点截面应变;
拱桥——跨中与1/4处跨度、拱顶L/4和拱脚截面应变。
根据桥梁调查和检查工作的深度,综合考虑结构特点和桥梁状况等可按需要加设测点。
在与大多数测点较接近的部位设置1~2处气温观测点,此外可根据需要在桥梁主要测点部位设置一些构件表面温度观测点。
3)选用仪器设备。方案要列出试验选用仪器设备的型号、测量精度、数量等。
(5)试验程序(步骤)。一般可列一张工况流程表,列清楚试验的工况序号、加载方式(纵向、横向怎么布置,荷载如何分级)、测读内容、时间间隔等内容。
(6)参加试验的人员安排。对于规模较大的桥梁荷载试验,通常需要较多的测试人员,有时单靠某一个单位的专业测试人员不够,需要几个单位的测试人员合作;另外需不需要临时找辅助人员,具体怎样安排等,方案中均应提出。
(7)试验时间安排。方案要列出整个试验的进度计划。
(8)安全措施包括试验期间人员、结构物、加载设备和测试仪器等的安全措施。
(9)其他方案中须提出来有哪些未定因素、一些补充说明内容等。一些特别重要的桥梁荷载试验方案,还需要经过专家评审。试验方案拟定以后,应分发给参加试验的有关单位和个人,并着手测试仪器设备的准备和试验人员的组织。
仪器准备
试验仪器的准备是整个试验前期准备工作中另一个重要方面,实际就是按照已经拟定的试验方案准备仪器,并着手进行仪器的选用和配套。
1、选用原则
试验仪器的选用原则是必须确保试验仪器的规格、数量、测试精度等能够满足试验的要求,以保证试验顺利进行。
(1)根据被测对象的结构情况,选择精度和量程。如被测对象是一座大跨径桥梁,它的试验挠度期望值达几十厘米,那么选精度为毫米的量测仪器已满足;反之测一座小跨径桥梁的挠度,毫米级的量测精度就不够。
(2)根据现场环境条件,选择仪器种类。如一座桥上应变测量点很多,就应考虑在设置测站方便的同时,选用有合适测点的多点测量仪器,还要估计导线的长短;又如现场有电磁干扰源存在,则须带抗干扰性能比较好的仪器,必要时可采用机械式仪器。
(3)选用可靠性好的仪器。对实桥试验来说,试验往往是一次性的,仪器使用性能的可靠与否至关重要。
(4)尽量考虑仪器设备的便携性,就轻避重,能小不大。因为实桥试验时装备越轻便,工作起来就越是方便,更不用说还有路途携带的方便。
2、配套准备
试验用的仪器一经选用,试验前期还应做好配套准备工作,具体如下:
(1)对所有被选用的仪器设备进行系统的检查。各级仪器要逐一开机,从整机到通道,一一调试;各类表具要逐个检查,要保证带到现场去的仪器设备质量完好。
(2)对所有仪器设备进行系统的标定,逐个编号。
(3)根据测点和测站位置,备齐备足测量导线,每根导线都要逐一检查并使之完好。如连接电阻应变计的导线,可以预先焊好锡,以减少现场工作量。
(4)对初次使用的仪器设备或第一次要做的测试内容,先要进行模拟测试,使测试人员熟悉测试过程和仪器操作。仪器设备的完善配备,某种程度上是建立在从事试验的单位和人员平时对仪器的性能熟悉并正确维护的基础上的,要认真的对待这项工作。有不少试验,场面很大,试验结果却不理想,纠其原因往往是测试仪器这一关没能把握住。所以要保证现场试验的成功,必须充分重视仪器设备的准备和使用。