桥梁检测毕业论文设计

xxxxxxxxxx学院毕业论文

xxxxxxxxx桥桥梁检测动静载 试验技术的实际应用与研究

专业： xxxxxxxxx班 学号： xxxxxxxxxxx

： xxxx 指导老师： xxxx老师

摘 要

由于近年交通量急剧增长，尤其是过往超载、超限车辆的增加，使很多大桥在使用期限出现严重的病害，当然还有那些因为赶工期、采用劣质材料、施工方法不当等原因而出现病害的桥梁需要做鉴定以确保其安全运营。桥梁检测主要包括桥梁的外观检测和荷载试验，通过外观的检测我们可以基本上确定桥梁结构物的使用状况，然而理论推断与实际结构的特性往往存在着一定的差别，尤其需要对病害严重的桥梁进行荷载试验，进行结构性能评定。

关键词：桥梁检测，外观检测，荷载试验

目录

一、绪 论 ..................................................................................................... 1 二、 论文主体 ........................................................................................... 2

（一）资料收集 .................................................................................. 2 （二）桥梁外观检测 .......................................................................... 2

1．桥梁外观检测的项目和容 ................................................... 2 2．桥梁外观检测的评定标准和重点 ...................................... 3 （三）静载试验 .................................................................................. 5

1．桥梁概况 ................................................................................ 5 2．静载试验的目的 ................................................................... 5 3．静载试验的容 ....................................................................... 5 4．试验过程 ................................................................................ 6 5．试验结果 ................................................................................ 8

三、结论 ..................................................................................................... 13 四、参考文献 ............................................................................................. 14 五、致谢 ..................................................................................................... 15

一、绪 论

随着我省国民经济的持续快速发展，我省的交通事业持续五年高速公路通车里程居全国第一，截至2010年12月，我省高速公路通车里程为5016公里，我省境的3219公里国家规划高速公路网也全部建成通车。为了适应公路运输载重量不断发展的要求，充分利用现有的公路桥梁，使之能继续安全地为公路运输服务，根据交通部颁布的《公路养护技术规》要求，必须对桥梁进行检测。与此同时，新材料、新工艺、新结构形式的采用也越来越多，为了积累这方面的工程经验我们有必要做一些检测工作。由于近年交通量急剧增长，尤其是过往超载、超限车辆的增加，使很多大桥在使用期限出现严重的病害，当然还有那些因为赶工期、采用劣质材料、施工方法不当等原因而出现病害的桥梁需要做鉴定以确保其安全运营。桥梁外观的检测我们可以基本上确定桥梁结构物的使用状况，然而理论推断与实际结构的特性往往存在着一定的差别，尤其需要对病害严重的桥梁进行荷载试验，进行结构性能评定。荷载试验包括静载试验和动载试验，由静载试验可以得到结构的挠度和静力应变，由动载试验可以得到结构的模态特性（自振频率、振型和阻尼比）和系统参数（刚度、质量和阻尼矩阵）。

二、 论文主体

桥梁检测就是要根据实际情况对桥梁进行评估，因此前期的主要工作就是从既有的现状与特性着手，对要检测的实体有一个总体把握，并且明确后面工作的方向。

（一）资料收集

这里所说的资料收集的围比通常意义上说的资料围要广泛一些，不仅仅包括设计资料，还包括施工资料以及有关的养护、维修、加固资料。施工资料里面包括各个阶段的竣工图纸、竣工说明书、材料试验资料及施工记录、竣工验收资料等等；其他养护、维修资料则包括历史上通过的车型、载重，交通量状况、维修的资料等等。

（二）桥梁外观检测

1．桥梁外观检测的主要项目和容

桥梁外观检测的项目和容有如下方面：

（1）桥面铺装是否有坑槽、开裂、车辙、松散、不平、桥头跳车现象等；

（2）伸缩缝：是否有破损、结构脱落、淤塞、填料凹凸、跳车、漏水等；

（3）上部结构：梁式结构：主梁支点、跨中、变截面处有无开裂，最大裂缝值；梁体表面有无空洞、蜂窝、麻面、剥落、露筋；有无局部渗水；横隔板是否开裂、焊缝是否断裂；钢结构锈蚀情况、变形情况等；

（4）支座：位移是否正常；钢板和支座是否锈蚀、干涩；支座固定端是否松动、剪断、 开裂等；

（5）桥墩：墩身是否开裂、局部外鼓、表面风化、剥落、空洞、露筋情况；是否有变形，倾斜、沉降、冲刷、冲撞损坏情况等；

2．桥梁外观检测的评定标准和重点

通常可以根据桥型确定调查的要点，如梁桥的检查要点有:跨中区域的裂缝、挠度；端部的剪力缝；主梁连接部位的状况；构件的外观质量等等。病害在找出病因的同时应根据其损坏程度进行评估，然后确定是否有必要加固或更换构件用以维持正常的运营。

表1桥梁部件缺损状况评定方法

缺损状况及标度 程缺损程度及标度 度 标度

组合评定标度 小 大 少 多 轻度 严重 0 1 2

缺损对结构使用功能的影响程度 无、不重要 0 小、次要 大、重要 趋向稳定 发展缓慢 发展较快 1 2 -1 0 1 0 0 1 1 1 0 1 2 2 1 2 1 2 3 3 2 1 2 3 3 2 3 4 4 2 3 4 4 3 4 5 5 以上两项评定组合标度 缺损发展变化状况的修正 最终评定结果 0 完 良 较 较 差 危 桥梁技术状况及分类 好 好 好 差 的 险 一 类

二 三 四 五 类 类 类 类 表2 桥梁各部件权重及综合评定方法

部件 部件名称 权重Wi 桥梁技术状况评定方法

（１）综合评定采用下列公式1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 翼墙、耳墙 锥坡、护坡 桥台及基础 桥墩及基础 地基冲刷 支座 上部主要承重构件 上部一般承重构件 桥面铺装 桥头与路堤连接部 伸缩缝 人行道 栏杆、护栏 灯具、标志 排水设施 调治构造物 其它 1 1 23 24 8 3 20 5 1 3 3 1 1 1 1 3 1 Dr≥60的桥梁，并不排出其中计算： Dr100RiWi/5 i15式中： Ri－按表4-1对各部件确定的评定标度（0～5）； Wi－各部件权重，Wi＝100；Dr－全桥结构技术状况评分（0～100）评分高表示结构状况好。 （２）评定分类采用下列限界 Dr≥88一类 88＞Dr≥60二类 60＞Dr≥40三类 40＞Dr 四类、五类

评定标度Ri≥3的部件，仍有维修的需要 （三）静载试验 1．桥梁概况

xxxxxxxxxx，该桥始建于20世纪80年代。上部结构采用12-10m装配式钢筋混凝土T梁，下部结构为双柱式墩台、钻孔灌注

桩基础。桥面宽度：净-6+2x0.5m防撞护栏，桥面铺装采用2cm厚沥青混凝土+9cmC25防水混凝土，路水交角90°，设计荷载汽-15，挂车－80。

2．静载试验的目的

桩基础静载试验的主要目的是确定桩的承载能力，即确定桩的允许荷载和极限荷载，查明桩基础强度的安全储备，了解桩基础的变位情况，并依据试验结果，确定桩基的安全性。通过该次静载试验全面了解桥墩盖梁、立柱和钻孔灌注桩的受力性能，确定桥梁下部结构的承载能力，为对该桥下部结构加固提供试验数据支持。此次静载试验的主要目的有：

（1）检验桥梁下部结构立柱、盖梁的力学性能。

（2）检验钻孔灌注桩在试验荷载作用下的沉降情况，并判定钻孔灌注桩的承载能力，为该桥的桥梁改造提供可靠依据。

3．静载试验的容

根据试验目的及现场实际情况，确定该静载试验进行下列试

验项目：

（1）墩台盖梁、立柱外观检测及混凝土的强度检测； （2）挠度测量：盖梁跨中截面； （3）沉降观测：桩顶截面处；

（4）应力测试：盖梁跨中截面下缘应力，墩顶处盖梁截面上缘应力，桥墩墩底截面应力；

（5）裂缝开展情况。

4．试验过程

（1）．试验桥墩

经过对该桥实地检查，为方便加载，试验桥孔选择桥梁第三、九两孔，即3#墩、9#墩。

（2）．测点布置

根据试验目的和试验容的要求进行测点布置，其布置示意图如图1所示：

图1 应变及挠度测点布置示意图

（3）．荷载试验效率

根据《大跨径混凝土桥梁的试验方法》中的建议，桥梁荷载试验一般采用基本荷载。其中静力试验荷载的效率系数的取值围为：

0.8≤η≤1.05

Ssat其中：

SSsat—试验荷载作用下检测部位变位或力的计算值；

S—设计标准荷载作用下检测部位变位或和计算值； 加固后一个桥墩桩基承担的桩顶力为：

105.4KN(上部结构及桥面铺装恒载增加)+ 20.6KN(盖梁加固后增加)+335（公路-Ⅱ级汽车荷载）=451KN。

为使试验荷载作用下校验系数为0.8≤η≤1.05，则试验车辆产生的竖向力为：360.8 KN≤B≤473.55 KN。本次试验车辆作用下，产生的桩顶竖向力为B=446KN，校验系数η=446/451=0.99。

（4）. 试验荷载布置及加载方案

按最大桩顶反力布载，双孔双列布置2辆35t，2辆20t试验车，35t试验车其前轴重为70KN，双后轴重量均为140KN，前后轴间距5.4m，轮距1.8 m；20t试验车其前轴重为60KN，后轴重量为140KN，前后轴间距4m，轮距1.8 m，平面布置如图2所示。车辆横、纵向布置如图3所示：

图2 35t汽车平面布置图(单位：cm)

图2 20t汽车平面布置图(单位：cm)

图3 车辆荷载纵、横向布置情况(尺寸单位：m)

加载方案

工况一：按墩顶最不利位置布载，单孔横桥向为两列车偏载。 工况二：按墩顶最不利位置布载，双孔横桥向为两列车偏载。

5．试验结果

通过对xxxxxx下部结构外观检测及静载试验数据分析，可以得出以下结论：

（1）盖梁表面受流水侵蚀严重，导致盖梁表面混凝土剥落，局部有露筋锈蚀。盖梁混凝土强度推定值为22.90 MPa，低于C25混凝土强度，立柱混凝土强度推定值为18.5-19.8MPa，接近C20混凝土强度。桥墩盖梁和立柱的碳化深度在0.5-1mm之间。 （2）分析静载试验数据，盖梁和立柱的变形及应力实测结果与理论数据对比，得到校验系数，盖梁挠度的校验系数最大值为0.96，应力的校验系数最大值为0.903，立柱应力的校验系数最大值为0.860。参考《桥梁检测与加固手册》钢筋混凝土结构的校验系数围为0.60-0.85，说明盖梁的工作性能有所降低，结构安全储备不足。 （3）由于场地条件的限制，本次试验测试了第三跨3#墩和第九跨9#墩桥墩在试验荷载作用下桥墩立柱的应力与沉降，应力实测数据与理论数据基本吻合，沉降观测数据为0.032mm，承载能力满足公路-Ⅱ级荷载标准要求。

通过检测过程中的回弹及碳化数据，进行计算分析，混凝土强度及碳化状况评定如附表1。

附表1 砼强度及碳化评定表

桥梁测区（跨） 最大碳化深度（mm) 强度换算值的平均值mfccu （Mpa） 23.05 22.90 19.30 18.80 19.50 19.35 19.25 19.70 18.90 19.00 19.80 19.60 19.20 19.80 20.00 标准差Sfccu: 标准差Sfccu （Mpa） 最小值fccu,min（MPa） 推定值fcu，e （Mpa） 1-1盖梁 2-2盖梁 1-1柱 1-2柱 1-2柱 2-1柱 3-1柱 3-2柱 4-1柱 8-1柱 8-2柱 9-1柱 9-2柱 10-1柱 10-2柱 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 1.00 0.50 1.00 0.50 0.50 1.00 0.50 0.50 1.00 1.00 - - - - - - - - - - - - - - - 22.90 22.40 19.00 18.60 19.20 19.10 19.00 19.60 18.60 18.80 19.80 19.10 18.50 19.40 18.60 22.90 22.40 19.00 18.60 19.20 19.10 19.00 19.60 18.60 18.80 19.80 19.10 18.50 19.40 18.60 混凝土强度换算值的平均值mfccu： 推定值fcu，e:

①当测区小于10个时：fcu,e=fccu,min

ccu,imfcucfi1nccu,in Scfcu(fi1n)2n(mn1fcuc)2 ②当测区不少于10个时 ： fcu,e=mfccu-1.645Sfccu

（4） 静载试验数据分析

1、挠度数据分析

主要挠度测试结果如表附表2、附表3所示。附表2列出了第九跨9#墩在荷载作用下的各测点位移值，盖梁实测最大挠度为0.36mm，而理论值为0.37mm，校验系数为0.97，残余变形测点为0.04mm；立柱最大变形为0.027mm，而理论值为0.037mm，校验系数为0.72，最大残余变形测点为0.002mm。

附表2列出了第三跨3#墩在荷载作用下的各测点位移值，盖梁实测最大挠度为0.30mm，而理论值为0.37mm，校验系数为0.81，最大残余变形测点为0.06mm；立柱最大变形为0.032mm，而理论值为0.037mm，校验系数为0.86，最大残余变形测点为0.004mm。 附表2 9#墩荷载作用下挠度试验结 果与理论值比较表 百分表 试验荷载（4辆车） 全卸 测点位置 1 2 3 读数 实测值（mm） 理论值（mm） 实测值（mm） 0.36 0.027 0.026 0.37 0. 0.036 0.040 0.002 0.001 附表3 3#墩荷载作用下挠度试验结果与理论值比较表 试验荷载（4辆车） 全卸 百分表 读数 实测值（mm） 理论值（mm） 实测值（mm） 测点位置 1 2 3 0.30 0.032 0. 0.37 0. 0.036 0.060 0.002 0.004 (5) 应变数据分析

在试验荷载作用下，测试断面应力与相应的理论计算值、结构效验系数及残余应变值列于附表4、附表5。分别在盖梁跨中的下部和墩顶处盖梁截面上缘使用电阻应变片测试，为保证测试的准确，每个测点布置2个应变片。

附表4列出了试验荷载作用下的应力结果，第九跨9#墩盖梁跨中截实测最大正应力为1.638MPa，与理论值相比较的校验系数为0.871，残余应变为5.92%，墩顶处盖梁截面上缘实测最大正应力为1.611MPa，与理论值相比较的校验系数为0.868，残余应变为5.59%。

附表5列出了试验荷载作用下的应力结果，第三跨3#墩盖梁跨中截面实测最大正应力为1.629MPa，与理论值相比较的校验系数为0.866，残余应变为5.95%，墩顶处盖梁截面上缘实测最大正应力为1.607MPa，与理论值相比较的校验系数为0.878，残余应变为5.72%。

附表4 第九跨9#墩荷载作用下应力测试结果与理论值比较表 一级荷载(2辆车) 应变片编号 实测值 0.782 0.763 理论值 校验系数 实测值 1.607 1.596 理论值 校验系数 实测值 残余量(%) 二级荷载(4辆车) 卸载 1 1.05 0.745 1.78 0.903 0. 5.41 2 1.05 0.727 1.78 0.897 0.092 5.76

3 0.853 0.874 0.763 0.759 1.08 0.79 1.62 1.88 0.862 0.106 6.54 4 1.08 0.809 1.638 1.589 1.611 1.88 0.871 0. 5.92 5 1.02 0.748 1.83 0.868 0.095 5.98 6 1.02 0.744 1.83 0.880 0.09 5.59 7 -0.32-0.437 6 0.75 -0.61-0.723 7 0.843 -0. 5.71 8 -0.30-0.436 6 0.702 -0.62-0.725 -0.628 -0.636 7 0.860 -0.041 -0.041 -0.032 6.56 9 -0.32-0.452 6 0.706 -0.76 0.826 6.53 10 -0.33-0.456 6 0.737 -0.76 0.837 5.03 附表5 第三跨3#墩荷载作用下应力测试结果与理论值比较表 应变片编号 一级荷载(2辆车) 实测理论校验系二级荷载(4辆车) 实测理论校验系实测卸载 残余量

值 0.804 0.793 0.838 0.852 0.762 值 数 值 1.551 1.566 1.629 1.608 1.584 1.607 值 数 值 0.082 0.082 (%) 1 1.05 0.766 1.78 0.871 5.29 2 1.05 0.755 1.78 0.880 5.24 3 1.08 0.776 1.88 0.866 0. 5.95 4 1.08 0.789 1.88 0.855 0.095 0.084 0.092 5.91 5 1.02 0.747 1.83 0.866 5.30 6 0.76 1.02 0.745 1.83 0.878 5.72 7 -0.29-0.436 6 0.679 -0.58-0.722 7 -0.727 0.801 -0. 7.73 8 -0.31-0.432 6 0.716 -0.6 0.825 -0. 5.17 9 -0.34-0.457 6 0.761 -0.605 -0.76 0.796 -0.03 4.96

10 -0.35-0.451 6 0.77 -0.619 -0.76 0.814 -0.032 5.17

三、结论

2．建议

根据检测结果和分析，现对孟州蟒河桥的下部结构处理提出以下建议：

（1）对桥梁下部结构的盖梁和立柱进行加固，以提高混凝土盖梁的抗剪、抗弯能力和立柱的抗压、抗弯能力；

（2）根据桥梁下部结构静载试验和孟州相同跨径桥梁资料进行分析，虽然在试验荷载作用下，沉降数据满足规和公路-Ⅱ级荷载标准要求，但是考虑超载车作用，从桥梁安全角度出发，为了确保桥梁安全运营应予以加固。

参考文献

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[7] 谌润水，群安. 公路交通科技(应用技术版) ［J］.公路桥梁荷载试验的作用与基本原则，2006，05：5-8

致谢

岁月如梭，我的大学时光也即将敲响结束的钟声。离别在即，站在人生的又一个转折点上，心中难免思绪万千，一种感恩之情油然而生。首先我将由衷的感谢我的论文指导老师亮老师，感谢他在百忙之中对我的论文题目和论文容进行指导，让我受益匪浅，在他的帮助下我的论文才能得以完善。此外，我还要特别感谢我的几位同事，谢谢你们在我撰写论文之际给我提供的宝贵意见，在公司里你们也给予我很大的帮助，使我在这一年实习中学到了很多东西。

在即将走出校门，迎向大千世界之际，再次感谢所有帮助过我的老师、同学与同事，是你们的帮助使我的大学生活倍感充实与完整。大学生活虽即将完结，但我的人生却只圈了个逗号，我必须迈步前进，未来不可知，是我前进的原动力！