静载实验

静载实验（共9篇）

静载实验 篇1

在静载实验中, 荷载一般由反力装置提供, 反力装置的易用程度直接影响着实验的过程和结果。因此, 根据实际工程需要选用合适的反力装置显得尤为重要。对于小吨位 (2000kN以内) 实验的小桩或复合地基, 现在常用锚杆反力梁装置, 地锚根据螺旋钻受力方向的不同可分为斜拉式和竖直式, 斜拉式中的螺旋钻受土的竖向阻力和水平阻力, 竖直式中的螺旋钻只受土的竖向阻力。两种装置如图1所示。

在静载实验中, 现有斜拉式反力梁装置自身有许多不足。本装置就是根据斜拉梁反力装置在工程实例中出现的问题, 加以改进研制出来的。在原来的基础上增加了横杆和压梁, 横杆用于支撑, 提供水平支撑力, 而压梁不仅能够作为传力装置, 而且能作为堆重平台。由于增加了水平撑杆, 各杆件的受力情况跟原来的不再相同, 尺寸也肯定有所变化, 根据理论力学和材料力学的相关知识以及实际工程中所要提供的相应载荷, 现将各杆件的尺寸分析如下。

在工程中, 我们需要检测的桩基的承载力一般小于2 000kN, 因此我们取装置在竖直方向承受2 000kN的力, 如图2所示, 现根据用料最省的原则设计各杆件尺寸如下:

竖直杆件1为主要受力杆件, 受到竖向2 000kN的压力作用。根据材料力学设:截面积为A, 长度为h, 极限抗压强度为σs, 安全系数为n (本设计中安全系数都取n=2) , 体积为V。根据材料力学可得计算式:

由 (1) , (2) 得:

斜杆2因本装置是对称结构, 共计水平杆4根, 斜杆4根, 成90°均布在竖直杆四周, 因此, 斜杆受到竖直方向500k N的力, 受力分析如图3所示:

由理论力学受力平衡可得:

由以上各式得:F3=500k N/sina, F4=500k N/tana。

设斜杆2的截面面积为A2, 体积为V2;水平杆3的面积为A3, 体积为V3, 长度l=3m, 根据材料力学可得关于斜杆2的计算公式如下:

由以上各式可得:V2≥500n (h2+l2) /hσs。

根据材料力学可得关于水平杆3的计算公式如下:

可得:V3≥500nl2/hσs。

因为水平杆3, 斜杆2分别有4根, 根据用料最省、总体积V最小的要求可得:

式中, n=2, σs=235MPa, l=3m;代入数据可得:

对于该式, 当且仅当h=3m时V最小, 此时V的值约为0.205m3, 于是可得V1=0.051m3, A1=0.017m2, V2=0.025 5 m3, A2=0.006 01m2, V3=0.013m3, A3=0.004 26m3。

根据材料力学, 空心杆件比实心杆件能承受更大的拉压力作用, 因此, 装置中的各杆件均采用空心杆件, 通过查阅《机械设计手册》内外径之比d/D=0.8。

由Ai=0.25π (Di2+di2) , i=1, 2, 3。

有以上数据及关系式可得:

根据上述计算, 画出装置立体效果图 (图4) 。

在该效果图中, 除了增加了4个水平撑杆外, 我们还增加了横梁, 通过横梁把反力从地锚传给斜拉杆。在工程实际中, 这个传力装置有很重要的作用。当地基土很硬, 地锚不容易打进去, 或地基土比较软, 不足以提供反作用力时, 就可以在横梁上堆重, 比如堆预制混凝土, 十分方便。

静载实验 篇2

關键词：静载试验；加载计算；比较

1.概述

成桥静载试验是通过在桥梁的指定部位加载指定大小的力，通过测量在该指定大小的力的作用下桥梁测量部位的应力、挠度、转角等截面效应，并将测得的截面效应与理论计算效应进行比较来判定桥梁健康状况及承载能力的一种方法。经过大量的实践证明，桥梁静载试验法在判定桥梁的健康状况、桥梁的承载能力、检验桥梁的施工质量方面是一种准确的、可靠的试验方法，目前在我国已经得到了普及。

目前桥梁成桥静载试验的加载通常是通过载重汽车来进行加载，也有情况特殊的桥梁通过堆载重物的方法进行加载。目前我国现行的公路及城市桥梁设计荷载标准为公路Ⅰ级、公路Ⅱ级[1]。

2.相同跨径、不同宽度的桥梁静载试验加载重量计算及比较

本节以分别以双向两车道、双向4车道的20米跨径空心板桥梁为例，结构形式均为简支，空心板之间为铰缝连接。

假定设计荷载为公路Ⅰ级，双向两车道，均为城市桥梁。双向两车道桥梁横断面、跨径布置及车道布置如下图所示：

图2.1 双向两车道桥梁横断面图

根据相关规范，两车道城市桥梁车辆荷载横向折减系数为1，即不进行折减。

用Midas Civil2006对其进行计算分析，选用公路Ⅰ级荷载中的车道荷载，以3、5、7、8#梁为试验控制对象，重点关注其跨中断面。

在公路Ⅰ级荷载、两辆40t单桥加载车（前轴重为5.5t，轴距为3.8m，轮距为1.8m，后轴重为34.5t），按照影响线的加载方式（公路Ⅰ级荷载充分考虑活载冲击系数，加载车作为静荷载，不考虑冲击系数），上述四片梁的跨中理论计算弯矩如下表所列：

即该桥选用单辆车重为40t的单桥加载车时，能满足加载效率大于0.85，小于1.05的要求。

当该桥跨度、梁截面等均不变，但车道变为双向4车道，单跨共计16片梁时，继续以3、5、7、8#梁为试验控制对象。采用相同的计算及加载方法。

图2.2 双向四车道桥梁横断面图

公路Ⅰ级荷载、四辆30t单桥加载车（前轴重为5.5t，轴距为3.8m，轮距为1.8m，后轴重为24.5t），作用效应值（公路Ⅰ级荷载充分考虑活载冲击系数，加载车作为静荷载，不考虑冲击系数），上述四片梁的跨中理论计算弯矩如下表所列：

即该桥选用单辆车重为30t的单桥加载车时，能满足加载效率大于0.85，小于1.05的要求。

3.不同跨径、相同宽度的桥梁静载试验加载重量计算及比较

本节以分别以20、40米跨径空心板桥梁为例，结构形式均为简支，均为两车道。

假定设计荷载为公路Ⅰ级双向两车道桥梁横断面、跨径布置及车道布置如图2.1所示。跨径为20米时，计算结果如表2-1所示。此时，需两辆60t单桥车进行加载。

即该桥选用单辆车重为60t的单桥加载车时，能满足加载效率大于0.85，小于1.05的要求。

4.总结

根据前述计算结果，20m跨径两车道、20米跨径4车道、40米跨径两车道的简支空心板桥在进行静载试验时，需要的车辆重量（车辆轴距、轮距及前轴重量均相同，且均按单排车加载）如下表所示：

由上述计算结果可以看出，虽然桥梁的设计荷载等级均为公路Ⅰ级，但在静载试验时，为达到规范规定的试验效率系数值，所需的单车加载车重量有很大的区别。

本文仅以简支空心板桥梁为例进行说明。实际的桥梁种类繁多，受力特点不尽相同，所以，在进行静载试验计算时，计算者应考虑桥梁的结构受力特点，同时综合考虑车道的横向折减、纵向折减对主梁内力的影响，并对公路Ⅰ级荷载、公路Ⅱ级荷载按跨径大小进行插值处理，使试验控制断面的试验效率系数达到规范要求。

参考文献：

[1]公路桥涵设计通用规范[M].北京：人民交通出版社，2004. 23～24.

静载实验 篇3

京津城际轨道交通线是环渤海京津冀地区城际轨道交通网的重要组成部分,是沟通北京、天津两大直辖市的便捷通道,线路由北京南站东端引出,沿京津塘高速公路通道至杨村,后沿京山线至天津站,全长115.2km。上部结构为无砟轨道双线后张法预应力混凝土简支箱梁,截面类型为单箱单室等高度简支箱梁,梁端顶板、底板及腹板局部向内加厚。桥梁宽13.4m,箱梁全长32.6m,计算跨度31.5m,梁高3.05m,横桥向支座中心距为4.5m。

2 试验前的准备工作

1)在试验台座顶面铺一层薄砂抄平,然后放上座板(δ=16mm钢板),要求座板顶面任意两点高差不大于2mm,两端台座座板顶面高差不大于10mm。2)在座板上标出安装位置后,再安装支座。3)试验梁移入后,台座并与支座连接,支座与梁底间必须加石棉垫或硬橡胶垫。4)在梁顶面画出腹板中心线,并根据加载点的布置要求,标出加载点位置。5)每一加载点用砂垫平,上盖钢板(δ=16mm),用水平尺量靠水平后,再安装千斤顶,千斤顶底座中心应与加载中心线重合,偏差不大于2mm。6)安装加力架吊带及顶梁,顶梁下布置分配纵梁,千斤顶与纵梁底部的接触面须垫实。7)试验梁在加载前应将梁体表面清理干净,特别是梁体下翼缘,必要时应以清水洗净。加载前应采用不低于5倍的普通放大镜,对梁体下翼缘进行外观检查,用蓝色铅笔描出混凝土的初始裂缝和局部缺陷。8)在箱梁底板的支座中心、跨中下翼缘处固定好百分表以便测量梁体挠度。

3 试验过程

3.1 试验加载方法

1)试验梁的加载分两个循环进行。以加载系数K表示加载等级,加载系数K是加载试验中梁体跨中承受的弯矩与设计弯矩之比。试验准备工作结束后梁体承受的荷载状态为初始状态;基数级下梁体跨中承受的弯矩指梁体质量与二期恒载质量对跨中弯矩之和。

2)各千斤顶宜同速、同步达到同一荷载值;加载速度不宜超过3kN/s。

3)每级加载后均应仔细检查梁体下缘和梁底有无裂缝出现。如果出现裂缝或初始裂缝的延伸,应用红铅笔标注,并注明荷载等级,量测裂缝宽度。

4)每级加载后均应测量梁体各个挠度观测点的竖向位移变化,以同一截面的两侧平均值分别作为相应截面的竖向位移量或支点沉降量。跨中截面的竖向位移量减去支座沉降影响量即为该级荷载下的实测挠度值。

3.2 静载试验荷载计算

试验梁(第43片预制32m箱梁610号)为无声屏障直线32m箱梁,梁跨31.5m,终张拉日期为2006年8月5日,静载试验日期2006年9月13日,时间差为37d,根据中铁咨询32m箱梁通用设计图(通桥(2005)2322-Ⅱ)、32m箱梁修改设计(专桥京津(2006)2322-Ⅱ)计算如下。

3.2.1 静载试验加载

静载试验加载示意图见图1。

3.2.2 根据加载图示计算相关系数α

跨中弯矩M=R×31.5/2-2P×8-2P×4

=5P×15.75-2P×12=54.75P。

故等效力臂α=54.75m。

3.2.3 计算未完成的应力损失值

η1,η2值采用内插法计算:

3.2.4 计算未完成应力损失的补偿弯矩值ΔMs

3.2.5 计算基数级荷载跨中弯矩

加载千斤顶10台×327kg/台,油泵10台×73kg/台,读表人数10人×70kg/人,监察人员10人×70kg/人,合计10处×540kg/处。

求跨中弯矩Mka(防水层未铺):

3.2.6 计算基数级荷载值

3.2.7 计算各加载级下跨中弯矩(防水层未铺)

计算静活载级系数:

计算各加载级荷载值Pk=Mk/α,计算结果见表1,表2。

4 试验数据处理及分析

静载试验挠度试验结果见表1,表2。

梁体在最大控制荷载(kf=1.20)作用下,持荷20min,梁体下翼缘底部边角及梁底面未发现受力裂缝,且在静活载作用下的挠跨比:ψ×f/L=(fkb-fka)/L=0.998 7×(7.21-2.94)/31 500=1/7 387≤1.05f设计=1/5 078,则判定为静载弯曲抗裂试验合格。

5 结语

简支箱梁静载通过试验数据分析表明梁体静载试验理论分析和计算方法可靠,箱梁刚度和承载能力满足设计要求。

摘要：结合京津城际轨道交通工程3号梁场工程实例,介绍了高速铁路预应力混凝土简支箱梁静载试验的方法和数值分析方法,试验与理论分析表明,梁体静载试验理论分析和计算方法可靠,箱梁刚度和承载能力满足设计要求。

关键词：高速铁路,简支箱梁,静载试验

参考文献

[1]胡大琳.桥涵工程试验检测技术[M].北京:人民交通出版社,1999:60-213.

[2]GB 50010-2002,混凝土结构设计规范[S].

[3]TB/T 2092-2003,预应力混凝土铁路桥简支梁静载弯曲抗裂试验方法[S].

[4]中铁设计咨询集团有限公司.无碴轨道后张法预应力混凝土简支箱梁通用设计图(通桥(2005)2322-Ⅱ)[Z].2005.

静载实验 篇4

关键词：建筑工程；静载检测；单桩竖向极限承载力

一、工程概况

某禅城以西工程，工程采用旋挖钻孔灌注桩，桩型为摩擦端承型桩，桩端持力层为微风化泥（砂）岩，fr=15.0Mpa。基坑开挖深度为9.5米，基坑支护结构选用放坡+加筋水泥土桩锚支护。该工程场地地质条件较为复杂，淤泥跟淤泥质土分布较广且厚度可超过10m，局部区域可超过20m，在开挖至底板底标高后，仍然有超过10m厚度的情况存在。在施工过程中，地下室基坑已经全部开挖至底板底时遭遇季节性台风，在超过100mm的日累积降水量后，基坑支护出现局部位移、开裂，部分基桩发生较为严重的偏位现象。经工程建设各方会议讨论，其原因是因施工偏差与基坑支护出现反涌两方面的原因，需抽取3条偏位较为严重的桩进行单桩竖向抗压静载试验，以验证偏位桩的实际单桩承载力，试验桩规格与最大试验荷载分别为：（1）2#桩，桩径（mm）Φ1200，最大试验荷载20000kN，（2）5#桩，桩径（mm）Φ1200，最大试验荷载20000kN，（3）3#桩，桩径（mm）Φ1000，最大试验荷载10000kN。

二、试验场地设置

试验采用压重平台反力装置。由于检测吨位较大而现场有基坑支护出现位移，基坑内淤泥层厚等特殊情况，静载试验前首先对基坑支护进行了砖渣反压，以阻止其继续变形。紧接着对以试验桩为中心周围地基土以及桩头进行处理。在以桩为中心15×15的地面进行换填，规格为底部500mm厚砖渣和块石，分层压实后在其上设置一块500mm厚钢筋砼板，完成后按有关要求设置钢筋混凝土桩帽。在钢筋砼板和桩帽达到强度要求后进行压重平台堆载，将不小于最大试验荷载的1.2倍荷重在试验开始前一次性加上平台。

本次试验采用油压千斤顶分级加载，位移和压力观测仪器采用JCQ-503B静力载荷测试仪，试验方法采用快速维持荷载法。为安全起见，试验开始后对压重平台支墩四个边角位置进行沉降观测，以防不均沉降引起的安全隐患以及对试验验结果的判断。

三、试验数据和分析

试验数据如下；第1条桩5#

试验桩号：5#桩长：26.86m桩径：1200mm偏位：570mm

荷载（kN）040008000100001200014000160001800020000

本级沉降（mm）0.000.660.450.390.410.400.432.452.63

累计沉降（mm）0.000.661.111.501.912.312.745.197.82

从数据上分析，5#桩加载到16000kN（第八级）时总沉降量为2.74mm，沉降量较小，加载到18000kN（第九级）时总沉降量为5.19mm，荷载稳定，沉降量稍微增大，本级沉降2.45mm，超过上级16000kN（第八级）时沉降0.43mm的5倍，且Q-s曲线稍微出现陡降的情况；但沉降量没有超过40mm，且荷载稳定沉降收敛，可以继续往下加载。往下一级，当加载到最大试验荷载20000kN（第十级）时，桩顶沉降速率达到收敛标准，总沉降为7.82mm，本级沉降2.63mm，荷载压力能够稳定。

从曲线上分析，该曲线与典型的陡降型Q-s曲线有所不同，在典型的Q-s曲线中，曲线在某及荷载作用下出现陡降沉降量位移突然增大时，桩顶位移量一般较大（Q-s曲线有明显拐点，总沉降量超过40mm，甚至60mm），并且位移不能收敛。荷载不能稳定（继续加压，沉降继续增大，荷载无法维持当前荷载值），属于边加载，边下沉，且荷载压力反而下降并有可能降至很低的情况。

所以，该曲线应该按s=0.05d（d为桩端直径），既s=60mm来控制确定单桩竖向极限承载力比较科学可行。

综合分析，该桩竖向抗压极限承载力Qu≥20000kN。

第2条桩2#

试验桩号：2#桩长：27.04m桩径：1200mm偏位：600mm

荷载（kN）040008000100001200014000160001800020000

本级沉降（mm）0.000.850.740.510.600.691.542.263.03

累计沉降（mm）0.000.851.592.102.703.394.937.1910.22

数据上得出，试验加载到20000kN（第十级）时，总沉降量为10.22mm，沉降量不大，荷载压力稳定。Q-s曲线平缓，无明显陡降段，s-lgt曲线呈平缓规则排列。

综合分析，该桩竖向抗压极限承载力Qu≥20000kN。

第3条桩3#

试验桩号：3#桩长：28.86m桩径：1000mm偏位：800mm

荷载（kN）0300060007500900010500120001350015000

本级沉降（mm）0.001.191.871.241.331.862.194.1339.13

累计沉降（mm）0.001.193.064.305.637.499.6813.8152.94

从数据上看，试验加载到当试验加载到12000kN（第八级）时，该桩总沉降量为6.53mm，沉降量不大；当试验加载到13500kN（第九级）时，该桩总沉降量为13.81mm，本级沉降4.13mm，荷载稳定，沉降量有增大趋势；

当荷载加至15000kN（第十级）时，沉降量突然增大，达到52.94mm（继续加压时，荷载不能稳定且不断下降，最后维持在6800kN～7300kN），本级沉降39.13mm（大于上级荷载作用下桩顶沉降量4.13mm的5倍），Q-s曲线出现明显陡降的情况，停止加载试验。

可以看出，该曲线属于在第1条桩5#桩分析中提到的典型陡降型Q-s曲线。

根据《建筑地基基础检测规范》（DBJ 15-60-2008）综合分析：取陡降型Q-s曲线发生明显陡降的起始点所對应的荷载值为单桩竖向抗压极限承载力，该桩竖向抗压极限承载力Qu=13500kN。

从以上三条桩的试验结果可以看出，虽然在基桩发生较为严重的偏位现象，已经超过《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB 50202-2002）垂直度<1%的情况，并且是桩成型验收后，由于发生突发情况基坑支护反涌所造成的，但是经过单桩竖向抗压静载试验验证，其仍然具有一定的抗压（使用）能力，5#桩跟2#桩经过验证甚至还可以保持最初设计的抗压能力。

相比较更加要注意的是偏位位移最大的3#桩，其试验曲线属于典型陡降型Q-s曲线，试验到最后，荷载与千斤顶油压值降到很低。从3#桩有桩身偏位的情况来看，极有可能在15000kN（第十级）荷载作用下发生了桩身剪切破坏。按照规范（DBJ15-60-2008），虽然这根桩的极限承载力可以定到13500kN，经过设计复合可能满足使用要求，但该桩本身几乎成为废桩！不建议继续作为工程桩使用！

四、结语

随着成桩工艺的增加与完善，桩基础在建筑工程中，特别是超高层建筑所占据的位置越来越重要，然而影响成桩质量的因素众多，如桩型、桩材、施工方法、土层特性还有桩端持力层的选择等等众多复杂的因素，如何能确定其是否具有良好的使用效果，显然单桩竖向静载试验将在今后的建筑工程中得到越来越广泛的应用！

参考文献：

[1] 广东省建设工程质量安全监督检测总站 主编。工程桩质量检测技术培训教材。北京：中国建筑工业出版社。

箱梁静载试验研究 篇5

1 静载试验测试截面及测点布置

根据对上河桥8-2#箱梁在临时架设后的分析,跨中截面的应力和挠度是荷载试验的主要控制值,因此静载试验选择了跨中一个测试截面。在挠度测试中还观测了支点处的沉降,跨中测试截面应变测点位置如图1所示。

挠度测点共6个,分别在跨中及两端支点的顶板、顶面两侧各设一测点。静载试验应变量测采用大标距纸质应变片及与之配套的静态数据采集仪,挠度观测采用高精度自动安平水准仪。

2 试验加载

由于施工现场的条件限制,静载试验采用每袋自重为10 kN的砂袋加载,根据设计院给定的设计标准——跨中最大承载(包括二期恒载和活载)弯矩为1400 kN·m,经计算确定,沿箱梁纵向设3个加载点位,为局部均布荷载形式。箱梁静载试验依照加载重量分3级加载。在静载试验前,要求对箱梁进行预压。

3 试验结果及分析

《大跨径混凝土桥梁的试验方法》对标准荷载静载试验效率范围要求应在1.0≥ηq>0.8,本次静载试验效率为ηq=0.98。跨中截面在荷载作用下的应力实测值与计算值对比见表1。表中2号测点因受损,故剔除。跨中截面在荷载作用下的挠度实测值与计算值对比见表2。

从表1和表2可看出,各应力校验系数在0.60～0.83之间,各挠度校验系数在0.80～0.94之间。符合预应力混凝土梁桥应力校验系数为0.60～0.90,挠度校验系数为0.70～1.00的要求。这说明该桥的实际强度和刚度符合设计要求。

应力、挠度随荷载的增加基本呈线性变化。在荷载作用下,以5号测点为例,其“荷载—应力曲线”见图2。箱梁跨中截面“荷载—挠度”曲线见图3。

说明:“-”表示受压,反之表示受拉;2号点因受损,故剔除。

在荷载作用下,箱梁截面应力符合平截面假定。图4为沿箱梁截面高度的实测应力分布曲线。量测的残余变形值(Sp)与量测的总变形值(Stot)的比值为

$\frac{S{}_p}{S{}_{tot}}=\frac{0.01}{6.43}=0.002<0.2.$

这说明该箱梁的弹性工作效率较高,更接近设计理论的混凝土处于弹性阶段的假设条件。

箱梁在试验荷载作用下没有出现裂缝,满足《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》中对部分预应力混凝土构件的要求。

4 结 论

实桥静载试验结果表明箱梁在预制过程中造成的局部缺陷对该结构的整体工作性能影响较小,该梁的实际强度和刚度等主要指标满足设计要求,可投入运营使用。为不影响桥梁结构的耐久性,建议采用环氧树脂结构胶或环氧砂浆对局部缺陷进行修补。

摘要：结合上河桥第八孔2#箱梁的施工实践,对该片箱梁箱内混凝土表面存在的局部缺陷进行了分析。为分析局部缺陷对该梁承载能力的影响大小,对箱梁进行了静载试验,试验采用砂袋加载的方式,结果表明该施工缺陷对箱梁的承载能力影响较小,能够满足设计要求。为了不影响结构的耐久性,对该箱梁缺陷的修补提出了建议。

关键词：缺陷箱梁,静载试验,挠度,应变,研究

参考文献

[1]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.

[2]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,2006.

[3]章关永.桥梁结构试验[M].北京:人民交通出版社,2002.

[4]王新定,郭范波,戴航.钢管混凝土系杆拱桥静荷载试验研究[J].钢结构,2006(6):8-10.

[5]姚玲森.桥梁工程[M].北京:人民交通出版社,1985.

T梁静载试验分析 篇6

某大桥全桥长4319.6m, 上部结构为172-25m预应力砼结构T形梁, 左幅最后五孔采用5-25预应力砼简支T梁, 桥面连续, 其余均为预应力砼T形组合梁连续刚构, 桥面现浇层10cm, 桥面沥青砼铺装9cm, 126#-6T梁为后港特大桥连续刚构端孔边梁, 跨径23.95cm, 砼设计标号为C50, 设计荷载:超-20, 挂-120。

1.1 试验目的

对6029-126#-6T梁作静载试验, 通过试验测定梁的静力特性, 即测定在静载作用下特定部位的应力应变值和挠值, 通过所测值与设计控制理论内力相比较, 进而判定该T梁的使用性能, 以鉴定T梁实际承载能力。

1.2 试验方案和加载模式

1.2.1 方案一:

1.2.1. 1 试验方法

根据现场条件、设备条件及梁结构特征, 采用跨中最大弯矩的等效均布荷载进行荷载等效替代, 采用砂垫层、钢板、袋装水泥等进行均布堆载加载方式, 试验时分四级荷载加载至最大荷载, 然后分级卸载至零载。

1.2.1. 2 试验荷载

试验时分四级 (40%、60%、80%、100%) 进行加载, 分别为16.34KN/m、24.47KN/m、32.628KN/m、40.875KN/m, 为保证试验顺利进行, 试验前先进行预加载。

1.2.1. 3 试验过程

a.第一级加载

在梁顶面铺上10cm厚砂垫层 (找平) , 重23.95×1.7×0.1×15=61.07KN, 接线长方向铺上70cm厚三层钢板 (2cm (厚) ×150cm (宽) +2cm (厚) ×160cm (厚) +3cm (厚) ×160cm (宽) ) , 计206.8KN, 然后均匀堆上114KN水泥, 本级加载共达381.87KN, 换算均匀布荷载为15.94KN/m。

b.第二级加载

第一级加载稳定后测得数据, 继续加载190KN袋装水泥, 累计荷载达381.87+190=571.87KN, 换算均为荷载为23.88KN/m。

c.第三级加载

第二级加载稳定后测得数据, 继续加载209KN袋装水泥, 累计荷载达571.87+209=780.87KN, 换算均为荷载为32.6KN/m。

d.第四级加载

第三级加载稳定后测得数据, 继续加载196KN袋装水泥, 累计荷载达780.87+196=976.87KN, 换算均为荷载为40.788KN/m。

e.卸载

第四级加载稳定测得数据后逐步分级卸载, 并测得各卸载后的数据。

1.2.2 方案二:

1.2.2. 1 试验方法

根据现场条件、设备条件及梁结构特征, 试验方法采用跨中弯矩等效布荷载进行荷载等效替代, 采用两点弯曲等效荷载模式, 荷载位置距跨中3米两点对称加载, 具体做法:在地面相应位置堆放钢筋;在梁顶部对应位置放置钢桁架, 并把所堆钢筋与桁架联接牢固;在梁与桁架之间放置千斤顶进行加载, 加载等级分为40%、60%、80%、100%四级, 并测定相应等级的应力应变值。

1.2.2. 2 试验荷载

根据荷载叠加原理, 设跨中弯矩是由相对称两力G1、G2共同作用, 每荷载产生的跨中弯矩为1462.15KN.m。

各数据计算如下:

1.3 试验方案比较

1.3.1 采用方案一优点是砂垫层、钢板、袋装水泥等材料容易得到, 全部来自于现场。缺点是由于根据加载力推算水泥最多必须加13层高达3.5m, T梁宽度1.8m, 要在如此狭窄断层上堆载3.5m高, 重点稳, 容易倾覆, 安全性能差, 危险性大。

1.3.2 采用方案二优点是加载比较轻便, 安全性能好, 几乎没有危险。缺点是由于焊接桁架必须浪费部分材料。

综合比较经及根据现场实际条件, 我们采纳方案二进行加载, 分四级进行加载, 分别为130.3KN、260.7KN、325.8KN, 试验前先进行预加载。

2 静载试验内容、测点布设及结果

2.1 静力荷载试验内容

2.1.1 T梁在试验荷载作用下跨中断面最大应变和最大挠度。

2.1.2 T梁在相应于跨中最大弯矩的试验荷载作用下1/4跨的应变, 挠度及剪应力。

2.2 测点布设

2.2.1 应变测点:在跨中, 1/4跨布设应变计及应变花, 用7V08测验量。

2.2.2 挠度测点:在梁端布设中测位移计观测支座的沉降, 在跨中、1/4跨布设中测位移计观测挠度, 测点布设详见详图。

2.3 试验时间及过程

本次静力荷载试验于2001年10月24日进行, 气温26℃。

试验前, 先进行预加载, 检查测系统和试验组织是否工作正常, 度过室施工过程中, 采用分四级荷载进行不加载至最大荷载, 再次加载时, 操作两台千斤顶同时缓慢加载至该及荷载、加载或卸载的持续时间, 取决于结构变位达到相对稳定及观测所需时间。

2.4 实验结果分析

实验结果表明各加载等级下T梁1/4跨、3/4跨截面应力、最大剪应力、挠度值无法满足设计要求, 而且现场T梁表面未发现有裂缝产生。静载实验结果表明6029-126#-6T梁裸梁承载能力满足设计荷载等级 (超-20, 挂-120) 要求。

摘要：通过对T梁进行静载试验, 验证T梁施工工艺的正确性, 从而有效保证T梁的施工质量, 为以后的施工积累经验。

静载试验反力架施工 篇7

宁德特大桥是新建温福铁路(福建段)三标的一座特大型桥梁，桥梁全长8496.28m，上部结构共计245跨，由三联连续梁和236孔简支箱梁组成。预应力混凝土简支箱梁均在制梁场集中整孔预制生产，900t架桥机逐孔架设。

按照《预应力砼铁路桥简支梁静载弯曲试验方法及评定标准》的规定：同类型、同跨度箱(T)形梁60件或三个月产量时抽检1件，进行静载弯曲试验。箱梁静载弯曲试验是通过两个循环的加载，实测第一循环静活载加载等级下箱梁挠度以及观察第二循环K=1.20加载等级下箱梁下缘裂纹情况从而判定箱梁刚度是否合格。

简支箱梁静载试验加载值采用桥轴线投影上五点加载法加载，按等效荷载法计算，32m简支箱梁静载试验K=1.20加载等级下单点加载数值达260t，对静载试验加载设备的强度和刚度有很高的要求。

2. 静载试验加载设备方案比选

(1）反压加载平台。

反压加载平台由承力桩、钢立柱及上横梁组成。

承力桩为10根Φ1.25m钻孔摩擦桩，10根桩分为两排每排5根，排间距16.0m，桩间距4.0m，对称布置在试验台座轴线两侧。钢立柱采用Ⅰ40a型钢，单根钢立柱由2Ⅰ40a经缀板连接，立柱底部与桩顶预埋件焊接、立柱顶部通过M27螺栓与2δ=40mm钢板梁拴接。上横梁由2H588型钢加强焊接制造而成。反压加载平台传力顺序:加载千斤顶→上横梁→δ=40mm钢板梁→钢立柱→钻孔摩擦桩。

方案优点：

(1) 结构简单，受力明确。

(2) 承力钻孔桩施工工艺成熟。

(3) 立柱、加载横梁等钢结构部件制造工作量小且加工精度要求较低。

方案缺点：

(1) 试验所加荷载的反力经箱梁传至试验台座基础，试验台座基础钻孔桩受力巨大，需要加强。

(2) 静载试验台固定，不可移动。

(2）钢板梁反力架。

钢板梁反力架包括下横梁、中横梁、钢板梁及中下横梁间的传力拉杆四个部分。

下横梁采用截面为1100×900mm的钢箱梁结构。中横梁采用3H588型钢组合结构，下横梁和中横梁间设置传力拉杆8根，钢板梁共两组，两组板梁间设置横联及平联，受力板梁与中横梁间采用铰接。反力架传力顺序:加载千斤顶→钢板梁→中横梁→传力拉杆→下横梁→箱梁支座→箱梁。

方案优点：

(1) 国内其他制梁场有成功使用的经验。

(2) 静载试验台座不需要做加强处理，普通存梁台座可以兼任静载试验台，试验加载反力自平衡。

(3) 工厂化加工制造，质量得以保证。

(4) 在制梁场500t门吊作业范围内，可以调至任何一个存梁台位。

方案缺点：

(1) 反力架全重200t，制造加工工作量大，加工精度要求高。

(2) 受力板梁与中横梁间的连接铰承受的反力大、边节点受力复杂，加工质量及精度要求高。

(3）钢桁梁反力架。

钢桁梁反力架包括下横梁、中横梁、上横梁、承力桁架及上下横梁间的传力拉杆四个部分。

下横梁选用原东海大桥吊机底座主梁，中横梁为抄垫梁采用2H588型钢组合结构，上横梁采用5H588型钢加强组合结构，承力桁架含主桁2片，桁片间设置横联及平联。反力架传力顺序:加载千斤顶→主桁架→上横梁→传力拉杆→下横梁→箱梁支座→箱梁。

方案优点：

(1) 反力架全重140t左右，节约材料，施工现场型钢材料充足，大量倒用工地既有材料，无须新购较多新材料，缓解了现场资金紧张的矛盾，促进了项目的良好运作。

(2) 设计思路清晰，模型简化准确，受力明确，结构安全可靠。

(3) 工厂化加工制造，质量得以保证。

(4) 分片、分段制造整体拼装，一次吊装就位，提高效率，试验操作便捷。

方案缺点：

(1) 反力架制造工艺要求较高。

(2) 桁架单片尺寸为34.0m×5.9m，节点采用焊接方式，不能解体，不同工地间倒用、转运困难。

经过多次邀请专家对反压加载平台、钢板梁反力架、钢桁梁反力架等三种静载试验加载方案进行研究、讨论，通过计算分析及对制造能力、施工安全、使用频率、工地现有材料等多项指标的综合考虑，最终确定宁德特大桥制梁场静载试验采用钢桁梁反力架加载的方案。

3. 结构分析

(1）试验荷载计算。

按照《预应力混凝土铁路桥梁简支梁静载弯曲试验方法及评定标准》规定的计算方法，以中铁咨询提供试验数据：《时速250公里客运专线铁路32m双线简支梁静载试验数据》综合考虑梁重、混凝土徐变、预应力损失、二期恒载、活载等因素按等效荷载法计算，单点最大加载值为260.05t。计算结果见表1。

(2）钢桁梁反力架结构。

钢桁梁式反力架由下横梁、中横梁(垫梁)、承力桁架及拉杆四部分组成，总重约140t。下横梁采用截面为1100×900mm的钢箱梁结构，L=10.5m，重21t。在下横梁安装kTPZ正式支座，通过支座将下横梁与箱梁连接在一起。中横梁重4.5t，为2H588型钢组合结构，其作用为抄垫主桁架，确保加载千斤顶有足够的空间施加反力。上横梁重20t，采用5H588组合型钢。上下横梁之间采用Φ32精轧螺纹钢筋做为传力拉杆，拉杆分4点布置，每个点10根共计40根。承力桁架采用斜压腹杆式结构，几何尺寸34m×5.9m×5.9m，桁架总重91t。主桁计算跨度31.5m，上下弦杆均采用2H588组合型钢 (L=34.0m) ，边竖杆采用2Ⅰ40a, 中竖杆为2[30a, 竖杆长5.3m。斜杆为2Ⅰ40a，腹杆组合截面高度统一，便于制造加工。横联采用2[30a，平联采用Ⅰ22a。

(3）结构特点。

斜压腹杆组合型钢桁架斜杆布置成“V”字形，当满跨受载时，竖杆受拉，斜杆受压。主桁架设置8个节间，节点间距4m，上横梁放置在桁架上弦杆边节点处从而使整个桁架只承受节点荷载。弦杆组合型钢2H588立放，腹杆组合型钢方向与弦杆一置，腹杆单根型钢与对应弦杆单根型钢中线重合，避免偏心传力。反力架照片见图5。

(4）主桁架受力分析。

主桁架以节点铰接(桁架杆件只承受轴力)和节点刚接(桁架节点传递弯矩)两种假定工况分别计算杆件内力，按照最不利原则将两种工况下计算荷载进行组合分析。

经SAP2000对主桁架两种假定工况进行分析计算，主桁架最不利杆件内力见表2。

经过组合应力验算、压杆稳定分析，承力桁架所有杆件均满足规范规定。

根据主桁架竖杆受拉，斜杆受压的特点，受拉杆件选用截面积比受压杆件小，因受拉杆件截面减小而节省钢材;腹杆组合截面统一高度，无节点板设计，便于加工制造、节约工期;平联、横联设置数量少，能满足整体稳定要求;上下横梁刚度大、受力变形很小，保证Φ32精扎螺纹拉杆能均匀受力，满足计算时的假定。上下横梁间传力联结拉杆充分利用精扎螺纹抗拉强度高、拉伸变形小的特点。

4. 结语

反力架作为预制箱梁静载试验的主要加载设备，是客运专线制梁场必备的检验设备。上承式自平衡反力架以结构简单、受力明确、重量轻节约材料、工厂化制造质量得以保证、操作便捷等特点在宁德特大桥制梁场成功应用。对于国内客运专线其他同类型制梁场具有一定的借鉴参考价值。

摘要：宁德特大桥上部结构有236孔简支箱梁, 按《预应力砼铁路桥简支梁静载弯曲试验方法及评定标准》的规定简支箱梁每生产60片 (或三个月产量) 须做一次静载试验检验箱梁是否合格, 宁德桥制梁场采用自平衡式钢桁梁反力架作为静载试验加载设备。详细介绍宁德特大桥制梁场静载试验反力架的设计。

关键词：简支箱梁,静载试验,反力架,施工

参考文献

[1]吴信然, 杨启兵.秦沈客运专线箱梁和轨道工程施工新技术[M].北京:中国铁道出版社, 2005.

静载仪自动控制系统研制 篇8

1 位移测量

根据建筑基桩检测技术规范要求, 沉降测量误差不大于0.1%, 分辨力优于或等于0.01mm, 要求位移传感器量程大、精度高、温漂小。模拟类传感器虽然具有高分辨率、大量程、使用方便等优点, 但是由于模拟类传感器普遍存在漂移较大的缺陷, 造成位移测量的不准确。容栅式位移传感器是一种全数字式位移传感器, 它具有量程大、精度高、无温漂、时漂等特点, 是一种性能优异的位移传感器。传感器的输出为数字信号, 输出时时钟频率为90 kHz。

2 压力测量

一种是使用压力 (油压) 传感器, 体积小、价格低但精度低;一种是使用测力传感器, 精度高但设备笨重, 价格高。

采用油压传感器测量荷载属于间接测量。它测量的是千斤顶的油压而不是桩的实际荷载值。其实质只是等同于传统的机械压力表, 只不过传感器自身的精度和分辨率较压力表更高罢了。而其他因素引起的各种误差则是无法避免的。且这种误差有时可能是无法接受的。

而采用测力传感器测量荷载属于直接测量, 测力传感器置于试桩上, 直接测量实际荷载值。并且测力传感器具有优良的抗偏心能力, 能有效地解决压力传感器无法避免的水平力的影响问题, 为试验提供了客观、真实可靠的数据。

综上所述, 压力测试可以设计两种通道。在总加载吨位较大时, 连接油压传感器, 以减少难度降低成本;在总加载吨位较小时, 连接测力传感器, 以提高精度。

3 压力控制

压力控制有两种方案:一种是使用直接开关控制来控制电动油泵的启动停止。它的优点是结构简单、可靠, 价格便宜, 但是它的控载精度较差, 一般适合对控载精度要求不高或试验吨位较大的场合。一种是使用变频调速技术, 将油泵电机转速在0至最高转速间调节, 实现流量的无级调节。

根据建筑基桩检测技术规范要求加、卸载时应使荷载传递均匀、连续、无冲击, 每级荷载在维持过程中的变化幅度不得超过分级荷载的±10%。在桩基试验中, 荷载的施加是由电动油泵给千斤顶加压而进行的。对于每一级的荷载都应该力求加载时间短、控载精度高, 且不希望超载。在使用电动油泵加载时, 我们希望在加载的开始阶段, 油泵的流量应最大, 以满足快速加压的要求;而在加载的结束阶段, 则希望流量逐渐减小, 以解决加载结束后由于电机高速旋转的惯性而造成的荷载超调问题。使用变频调速技术可以实现加载、卸载的精确控制。

所以压力控制可以设计两种方案。在试验吨位较大时使用开关控制以降低成本, 在试验吨位较小时采用变频器精确控制压力。

4 数据传输方式

由于静载荷试验是一项比较危险的工作, 因此要求传感器数据采集端离控制端越远越好, 通常达到1km左右。远距离通信的要求使得通信电缆十分笨重, 不便于携带和布线, 而且成本昂贵, 所以提出了无线通信的方式。常见的长距通信技术有微波通信技术、光通信技术、无线局域网技术和现有通信网通信技术 (GPRS/CDMA) 等。为了避免由于试验环境的恶劣或限制而不能采用无线通信导致试验无法进行, 在设计无线通信的同时也应设计有线通信通道。

摘要：根据桩基静载检测系统对系统结构和功能的新需求和建筑基桩检测技术规范的要求, 对静载测试系统的方案进行了研究, 实现静载仪的加载、卸载过程精确、稳定。

关键词：容栅式位移传感器,测力传感器,变频控制

参考文献

[1]杨雪芳、蔡萍等.全数字式容栅位移传感器[J].仪表技术与传感器, 2005 (7)

[2]刘仲谋, 吴建江.桩基静载仪数据采集及控制系统的研制与开发[J].电子技术, 2002 (9)

预应力箱梁静载试验研究 篇9

某高速铁路箱梁全长31.5m, 梁身混凝土等级为C50, 混凝土弹性模型为3.55×1010Pa, 截面类型为单箱单室简支箱梁, 底板分别向内、外侧加厚, 腹板局部与梁端顶板向内侧加厚。

2 试验前准备

试验加载基数值根据梁体设计资料、试验前根据加载布置情况和试验时梁体未完成预应力损失值确定, 然后根据加载系数K计算对应的各级加载吨位并换算成相对应的油压读数作为加载依据。加载计算要按箱梁静载试验规范规定的相关方法计算, 并给出详细的计算书, 并经再次验算后方可用于指导试验并存档保存。当桥梁在台座上安装就位完好之后, 即可划线将各千斤顶安装位置定出来, 具体作法是:

1) 先用分中规找出梁的纵向轴线, 延长至梁顶面, 作为静载试验千斤顶放点的控制线;

2) 纵向中心线画定之后, 找出跨中位置, 即可从跨中往两端各距4m及8m距离放样, 将所有千斤顶的安装位置定出来。在每个千斤顶点位处铺一层约2cm~4cm厚的河砂, 在其上平放一块600mm×600mm×20mm的钢板, 用水平尺调平之后在其上安装千斤顶;

3) 加载前采用放大镜对梁体跨中两侧0.5倍跨度范围内的底面进行混凝土初始裂纹检查, 初始裂纹的形成主要是因为混凝土表面收缩或表面损伤而造成, 采用蓝色铅笔沿初始裂纹方向标记;

4) 梁体挠度测量部位应在两侧支座和跨中支撑线上, 挠度测采量用采蓝用色铅百笔分沿表初始, 裂其纹支方向架标应记固;定牢靠, 且不应受加载时试验台座变形的影响;

5) 其它准备架

5 () 1其) 它准安备装油表接通油路, 检查百分表与千斤顶的配套情况, 通过 (1试) 运安转装油检表查接设通备油路状, 态检是查百否分完表好与千;斤顶的配套情况, 通过试运转检

(2) 在桥梁两侧的跨中及两端支座支撑线处安装好百分表;

(3) 先将千斤顶加载至2MPa状态, 检查反力架的正常使用情况;

加载时出现的裂纹, 采用红颜色的笔描出, 以便区别。

3 试验方法及步骤

1) 梁的加载分两阶段进行, 以加载系数K表示加载等级的程序如下:

2) 在荷载保持的加载阶段, 加载人员应密切注意油压的大小, 对油压变化过大时, 应随时校正。加载和卸载速度均不宜过快, 加、卸载速度控制在0.2MPa/s以内;

3) 每级加载后均应仔细检查梁体底部是否有新的裂纹或旧的裂纹扩展出现。如出现新裂纹或旧裂纹的扩展, 采用红铅笔标记裂纹的扩展方位, 并在旁边注明荷载等级, 量测裂纹宽度。

4) 每级加载后均应测量两侧支座和跨中支撑线的挠度, 已同一截面的两侧平均值分别作为相应截面的支点沉降量或竖向位移量。荷载下的实测挠度值等于跨中截面的竖向位移量减去支座沉降影响量;

5) 在试验前和试验过程中, 需设置专门的安全负责人对各项操作进行安全检查, 防止发生事故;

6) 及时填写试验记录。

4 试验结果评定标准

静活载级下实测挠度值减去基数级下实测挠度值为实测静活载挠度值 (f实测) 。其合格评定标准:f实测≤1.05 (f设计/ψ) , ψ为加载挠度修正系数, 一般取为0.9957。在Kf=1.2加载等级下保持荷载不变20min, 下翼缘侧面 (包括倒角、圆弧过渡段) 的受力裂纹未延伸至梁底边或梁体下缘底面未发现受力裂纹, 则评定为抗裂合格。

当在最大加载等级的持荷时间内, 梁体下缘侧面受力裂缝延伸至梁底边或下缘底面发现受力裂缝, 持荷20min后, 分级卸载至静活载等级, 再按加载程序重新加载至最大加载等级。重新加载至最大加载等级过程中裂纹张开, 即评定在该加载等级下抗裂不合格。

当在某加载等级下 (最大加载等级除外) 的持荷时间内, 梁体下缘底面发现受力裂缝延伸至梁底边, 然后按加载程序规定加至后一级荷载的持荷时间内, 受力裂缝延长或在上述部位又出现新的受力裂缝, 即评定在该加载等级与前一级加载等级的平均加载等级下抗裂不合格。

当加载至后一级加载等级的过程中, 梁体下缘侧面受力裂缝延伸至梁底边或下缘底面出现受力裂缝, 按加载程序规定加至后一级加载等级的持荷时间内, 在上述部位又发现新的受力裂缝或受力裂缝延长, 即评定在该加载等级下抗裂不合格。梁体竖向刚度和抗裂合格, 评定该梁静载弯曲试验合格, 否则不合格。若该梁静载弯曲试验评定为不合格, 应对备用梁进行静载弯曲试验。两片备用梁静载弯曲试验均合格, 仍可评定为该批梁静载弯曲试验合格 (该静载弯曲试验不合格梁除外) 。若加倍抽样静载弯曲试验仍有不合格, 则应对本批梁逐片进行静载弯曲试验。

5 结论

本工程静载试验方案的研究及成功实施, 使得确定铁路箱梁安全度及可靠度的方法方便快捷, 一般静载试验从准备到实施不超过二天时间, 而且数值准确可靠, 各工序均在可控范围。

摘要：本文从具体工程出发, 从试验方案、试验前准备、试验方法与步骤和试验结果评定标准4个方面介绍了预应力箱梁静载试验方法。

关键词：预应力,箱梁,静载试验,方案

参考文献

[1]刘吉士.桥梁施工百问[M].北京:人民交通出版社, 2003.