XXXX人行天桥桥梁检测报告

高浦村人行天桥 桥梁检测试验报告

XXXXXXXXXX 2017年5月

高浦村人行天桥 桥梁检测试验报告

试验负责人：XXXX 报告撰写人：XXXXX 报告校核人：XXXX

组长成员：

组长： XXXX（教授、博导、博士） 副组长：XXX（副教授、博士） 检测成员：

XXXX（硕士），XXXX（硕士），XXXX（硕士） XXXX（硕士），XXXX（硕士），XXXX（硕士） XXXX（硕士），XXXX（硕士），XXXX（硕士） XXXX（硕士），XXXX（硕士）

XXXXXXXXX

2017年5月

目 录

1. 概述 ..................................................................................................................................................... 1 1.1. 工程概况 ...................................................................................................................................... 1 1.2. 技术标准与设计规范 .................................................................................................................. 1 1.2.1. 设计标准 ............................................................................................................................... 1 1.2.2. 采用主要规范 ....................................................................................................................... 1 2. 外观检查 ............................................................................................................................................. 2 2.1. 桥梁表面检查 .............................................................................................................................. 2 2.3 桥墩及主梁混凝土强度测试及结果 ........................................................................................... 4 2.3.1、混凝土强度检测 .................................................................................................................. 4 2.3.2、混凝土强度测试及结果 ...................................................................................................... 4 3. 桥梁荷载试验内容 ............................................................................................................................. 5 3.1. 基本内容 ...................................................................................................................................... 5 3.2. 试验概况 ...................................................................................................................................... 5 3.2.1. 桥梁荷载试验的内容 ........................................................................................................... 5 3.2.2. 试验参照规范 ....................................................................................................................... 6 3.2.3. 主要仪器设备 ....................................................................................................................... 6 3.3. 静载试验 ...................................................................................................................................... 6 3.3.1. 静载试验荷载工况的确定 ................................................................................................... 7 3.3.2. 试验荷载等级的确定 ........................................................................................................... 7 3.3.3. 试验荷载 ............................................................................................................................... 8 3.3.4. 试验荷载纵向布载 ............................................................................................................... 9 3.3.5. 应力测量 ............................................................................................................................... 9 3.3.6. 主梁位移测试 ..................................................................................................................... 10 3.3.7. 桥跨试验工况 ......................................................................................................................11 3.3.8. 试验桥跨及测点布置 ......................................................................................................... 12 3.3.9. 等代荷载加载形式 ............................................................................................................. 12

II

3.3.10. 试验荷载加载位置 ........................................................................................................... 13 3.3.11. 边跨跨中正弯矩、位移（工况一） ............................................................................... 13 3.3.12. 墩顶控制截面加载布置（工况二） ............................................................................... 14 3.4. 静载实验结果分析 .................................................................................................................... 17 3.4.1. 工况一挠度测试结果分析 ................................................................................................. 17 3.4.2. 工况一应力测试结果分析 ................................................................................................. 17 3.4.3. 工况二挠度测试结果分析 ................................................................................................. 19 3.4.4. 工况二应力测试结果分析 ................................................................................................. 20 3.5. 动载试验 .................................................................................................................................... 21 3.5.1. 桥梁动载试验内容 ............................................................................................................. 21 3.5.2. 脉动试验基本原理 ............................................................................................................. 21 3.5.3. 测振传感器原理 ................................................................................................................. 22 3.5.4. 桥梁动测测点布置 ............................................................................................................. 23 3.5.5. 桥梁自振特性测试 ............................................................................................................. 24 3.6. 动载试验结果分析 .................................................................................................................... 24 3.6.1. 模态试验结果分析 ............................................................................................................. 24 4. 结论 ................................................................................................................................................... 27 试验附图 ................................................................................................................................................ 28

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高浦村人行天桥桥梁检测试验报告 1. 概述

1.1. 工程概况

高浦村人行天桥位于杏滨路全总修养中心公交站处，跨越杏滨路，西侧为高浦小学和高浦村路口，东侧为中华全国总工会围墙和用地。

人行天桥所在位置K2+156处道路现状断面为：10.75m（人行道）+14.75m（机动车道）+2m（中分带）+14.75m（机动车道）+13.15m（人行道）=55.4m

人行天桥主体结构为等高度连续钢箱梁结构，跨径布置为（18+18）m，梁高1.0m，墩顶设板式橡胶支座。天桥桥面净宽4.0m，含栏杆全宽4.3m。

主桥中墩和边墩均采用2根D600mm混凝土柱；梯道支墩采用单根D600mm混凝土柱。 基础均采用钻孔灌注桩，桩径均采用1.0m，桩基础均设置为摩擦桩，桩尖持力层选择积沙质黏土或全风化花岗岩。

1.2. 技术标准与设计规范 1.2.1. 设计标准

1、设计荷载：

人群荷载：5.0 KN/m2，栏杆推力：2.5 KN/m2，竖直荷载：1.2 KN/m2; 风荷载：0.95 KN/m2。

2、设计地震动加速度峰值：0.15g，抗震设防烈度7度，按丙类设防。 3、净空高度：主车道净空>5.0m。 4、设计基准期：100年。 5、环境类别：Ⅲ类海水环境。 6、桥梁宽度：

主梁0.15m（栏杆）+4.0m（人行道）+0.15m（栏杆）=4.3m 梯道及坡道：0.15m（栏杆）+2.7m（人行道）+0.15m（栏杆）=3.0m

1.2.2. 采用主要规范

1、《城市人行天桥与人行地道技术规范》（CJJ 69—95）； 2、《城市道路工程设计规范》（CJJ 37—2012）； 3、《城市桥梁设计规范》（CJJ 11—2011）； 4、《城市桥梁抗震设计规范》（CJJ 166—2011）； 5、《公路工程技术标准》（JTG B01—2003）；

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高浦村人行天桥桥梁检测试验报告 6、《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60—2004）； 7、《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ 025—86）； 8、现行的其他国标、行业标准以及地方法规；

2. 外观检查

桥梁外观检查内容

表2.1 桥梁外观检查一览表

检查项目 检查项目 桥面铺装 桥面贯通横缝、桥面贯通纵缝。 栏杆及护栏 防排水系统 桥面系 抗震挡块 保护接地 照明及标志 象。 上部结构病害 上部结构 检测 支座 下部结构 桥墩、桥台 检测 土裂缝、缺陷。 检查支座固定螺栓、支座底板的完好程度及支承垫石开裂状态。 检查桥墩位移、混凝土保护层厚度、混凝土强度、混凝土碳化、混凝检查钢箱梁有无剥落、裂缝、孔洞、锈蚀、梁体变形、裂缝处渗水等。 及缺陷检测 面积水、防水层损坏等。 抗震挡块是否符合设计，与墩身间距。 保护接地系统是否符合设计，是否正常工作。 设施有无松动、锈蚀、损坏，或出现污损标志不清、脱落、缺失的现检查栏杆的露筋锈蚀、裂缝、松动错位、丢失残缺等。 检查排水是否畅通，排水设施有无堵塞、破损、缺件、管体脱落，桥检测内容 检查桥面铺装的网裂或龟裂、波浪及车辙、坑槽、碎裂或破裂、洞穴、2.1. 桥梁表面检查

桥梁表面检查在全桥进行，箱梁检查的重点是混凝土表面是否有表面裂缝及蜂窝麻面、通气孔以及排水孔的状况；钢箱梁表面是否有锈蚀，桥墩表面检查的重点内容包括表面裂缝、损坏情况、混凝土是否有脱落。若混凝土表面存在裂缝则应详细记录裂缝的位置、走向、宽度、长度等，并用数码相机拍照归档，用以比较裂缝的发展变化情况。对于存在的裂缝要分析裂缝产生的原因。对箱梁表面检查发现的其它问题以及出现的区域、严重程度等也应详细记录，必要时用数码相机拍照留存。

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图2.1人行天桥整体照片

图2.2栏杆

图2.2桥面铺装

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桥墩及支座

检测结果表明：该桥钢箱梁桥表面完整，桥面栏杆、铺装等良好；箱梁及桥墩未发现裂纹。

2.3 桥墩及主梁混凝土强度测试及结果 2.3.1、混凝土强度检测

混凝土抗压强度采用混凝土回弹仪进行检测，根据《JGJ／T23—2001回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》对桥墩进行检测。

2.3.2、混凝土强度测试及结果

混凝土强度是指混凝土受力达到破坏极限时的应力值。测量墩台混凝土强度应采用无破损检测方法。回弹法是无破损检验的一种，是桥梁检测最常使用的混凝土无破损检测方法。回弹法是采用回弹仪的弹簧驱动重锤，通过弹击杆弹击混凝土表面，并以重锤被反弹回来的距离（回弹值）作为强度相关指标来推算混凝土强度的一种方法。在桥梁每个墩分别在随机位置设一个测点，共计六个，测点距离墩底1.5m。主梁在每一跨梁底随机位置处设置测点，每跨共设置九个测点。在此列出各个测点的混凝土回弹强度实测值。

在测试过程中，抽取5个墩身测点进行检测，每个测点水平回弹的16次回弹数据。去掉3个最大值及3个最小值最后取平均值作为该点的最终强度值。

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高浦村人行天桥桥梁检测试验报告 表2.1 人行天桥桥墩混凝土强度表（单位：MPa）

测点 墩1 墩2 墩3 墩4 墩5 1# 2# 3# 4# 5# 6# 7# 41.6 40.8 41.9 8# 9# 10# 44.8 51.2 40.6 45.6 44.2 平均 42.4 43.5 43.1 43.0 42.6 42.2 40.7 45.6 40.7 41.5 42.2 41.2 41.2 43.5 45.3 40.8 40.6 45.6 44.4 44.2 41.3 41.5 41.3 47.1 40.9 43.5 40.9 41.5 45.5 40.5 51.1 42.5 41.2 41.2 41.0 42.3 42.7 43.7 42.4 42.4 41.2 42.1 42.3 45.1 41.2 42.3 45.5 桥墩墩身材料为C40混凝土，回弹得到最小混凝土强度为40.5MPa，混凝土强度推定为41MPa，大于40MPa，满足设计及规范要求。

3. 桥梁荷载试验内容

3.1. 基本内容 3.2. 试验概况

为了解桥跨结构的受力状态及工作特性，验证设计理论，确定结构安全度，为桥梁的结构特性及承载力提供可对比的试验数据，从而为全桥交验提供可靠依据，需对全桥进行静动载试验和分析。

试验项目包括静载试验、脉动试验。静载试验测定梁体在静荷载作用下控制截面的位移和应力。脉动试验测定该桥的自振频率。

为保证试验结果的可靠性，试验前应进行施工过程计算。为保证荷载试验测试数据的可靠性，施工过程计算与设计计算必须复核相一致，亦即校核设计计算与施工计算的闭合性。这一校核过程主要是根据设计图提供的资料，建立独立于设计方的计算模型，采用设计计算的主要参数和设计计算中假定的施工阶段进行计算，利用此过程下的施工控制计算结果与设计计算结果相核对。

3.2.1. 桥梁荷载试验的内容

对本项目荷载试验包括以下内容：

（1）结构静载试验。根据计算出的影响线〔或影响面〕确定试验工况，测试各工况作用下关心截面的应力、结构的变形；

（2）桥跨结构动载试验。动载测试包括测试桥梁结构的自振频率、振型以及相应的阻尼比。

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高浦村人行天桥桥梁检测试验报告 3.2.2. 试验参照规范

桥梁试验应以国家颁布的有关桥涵的法规、技术标准、设计规范为依据进行，对于某些新结构以及采用新材料、新工艺的桥梁，无相关条款规定时，可以借鉴国外或国内相关行业的相关规范、规程的有关规定。对于将要进行的桥梁试验参考的规范及依据如下：

（1）《公路桥梁荷载试验规程》（JTG/TJ21—01—2015）； （2）《公路桥梁承载能力检测评定规程》（JTG／T J21-2011）； （3）《公路工程竣(交)工验收办法》（2004）； （4）交通部《公路桥涵养护规范》(JTG H11-2004)； （5）交通部《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2015)； （6）交通部《公路工程质量检验评定标准》(JTGF80/1-2012)； （7）交通部《钢结构设计规范》(GB50017-2014)； （8）《城市桥梁检测与评定技术规程》（CJJ/T 233—2015）； （9）参考其它同类桥梁的试验方法。

3.2.3. 主要仪器设备

表3.1 试验主要仪器设备列表

序号 1 2 3 4 5 6 名称 便携型笔记本电脑 蓄电池电源 DH3819无线静态应变仪 DH5907桥梁试验模态测试系统 应变片 光电挠度仪 数量 1台 1套 3套 4套 10个 1套 用途 测试软件运行平台 移动电源供电 静态应变测试分析系统 脉动测试 钢箱梁应变测试 静挠度采集

3.3. 静载试验

桥梁静载试验是指将静止的荷载作用于桥梁上的指定位置，测试结构的静应变、静应力以及静位移等，从而推断桥梁结构在荷载作用下的工作状态和使用能力，它是检验桥梁性能及工作状态（如结构的强度、刚度）最直接、最有效的办法。

为了较为客观的反应桥梁结构的使用性能，静载试验采用现场试验方式。在试验之前应进行相关的理论分析，在此基础上制定周密的实施方案。理论计算结果亦可以作为衡量现场试验结

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高浦村人行天桥桥梁检测试验报告 果的理论依据。

3.3.1. 静载试验荷载工况的确定

根据《城市桥梁检测与技术评定规范》（CJJ/T 233-2015）中静力荷载试验的规定，对于连续梁桥，其控制截面和测试内容如下所示。

表3.2 连续梁桥控制截面和测试内容

控制截面和测试内容 结构形式 应力测试 边跨最大正弯矩截面，桥墩支点最大负弯2跨连续梁桥 边跨最大正弯矩截面 矩截面 位移测试 为了满足鉴定桥梁承载力的要求，试验工况的选择应反映桥梁结构的最不利受力状态。在进行各荷载工况布置时，可参照截面内力（或应力、变形）影响线（或影响面）进行。

本项目静载试验进行以下几项内容： 工况一：

(1) 跨中最大正弯矩截面应变测试； (2) 跨中最大正弯矩截面位移测试； 工况二：

(3) 墩顶最大负弯矩截面应变测试；

3.3.2. 试验荷载等级的确定

为了保证荷载试验的效果，必须先确定试验的控制荷载。桥梁需要鉴定承载能力的荷载主要有以下几种：汽车和人群（标准设计荷载）、挂车或履带车（标准设计荷载）、需通行的特殊重型车辆、其它荷载。

分别计算以上几种荷载对结构控制截面产生内力（或变形）的最不利值，进行比较，取其中最不利者对应的荷载作为控制荷载。因为挂车和履带车不计冲击力所以动载试验以汽车荷载作为控制荷载。荷载试验应尽量采用与控制荷载相同的荷载，而组成控制荷载（标准设计荷载）的车辆是由运管车辆统计而得的概率模型。由于客观条件的限制，实际采用的试验荷载与控制荷载有差别，为了保证静载试验效果，在选择试验荷载的大小和加载位置时采用静载试验效率q进行控制。按理论计算或检测的控制截面的最不利工作条件布置荷载，使控制截面达到最大试验效率。

静载荷载试验效率定义为：试验荷载作用下被检测部件的内力（或变形的计算值）与包括

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高浦村人行天桥桥梁检测试验报告 动力扩大效应在内的标准设计荷载作用下，同一部位的内力（或变形计算值）的比值。以q表示荷载效率，则有：

qSt

Sd1式中：St——试验荷载作用下，检测部位变形或内力的计算值；

Sd——设计标准荷载作用下，检测部位变形或内力的计算值；

——设计取用的冲击系数。

一般的静载试验，q值可采用0.95～1.05。当桥梁的调查、检算工作比较完善而又受加载设备能力所限时q值可采用低限；当桥梁的调查、检算工作不充分，尤其是缺乏桥梁检算资料时q值应采用高限。一般情况下q值不应小于0.90。

试验荷载采用内力等效的原则计算，使试验荷载效率满足上述规定。试验荷载拟采用的试验汽车在轮距、轴重、轮压方面模拟设计标准荷载，并不致对桥梁结构产生超出设计范围的局部荷载。试验前对每辆加载车辆进行配重，并对每辆车称重编号。具体各工况加载数量及各车轮位布置按照各截面在最不利荷载作用下的有限元静力分析结果确定。

3.3.3. 试验荷载

试验荷载拟采用预制混凝土块，单块重550kg，试验时，指挥吊车将预制混凝土块吊至荷载加载位置，预制混凝土块如下图所示。

图3.1 预制混凝土块

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高浦村人行天桥桥梁检测试验报告 3.3.4. 试验荷载纵向布载

根据测试截面的影响线确定荷载的纵向布载位置。

3.3.5. 应力测量

应力测试的目的是通过测试梁体在试验荷载作用下应力增量的大小，直接了解结构的实际工作状态。

（1）应力测试基本原理

结构在外力作用下，内部产生应力，不同部位的应力值是评定结构工作状态的重要指标。直接测定结构表面的应力值还没有较好的办法，一般的方法是直接测试出构件表面的应变，而后通过E的关系间接测定应力。本桥应变测试采用梁体外表面粘贴电阻应变片的办法进行。

应变的量测，通常是在预定的标准长度范围（称标距）量测长度变化增量的平均值l，l内，由ll求得，这就是应变量测的基本原理。所以应变量测的实质是量测标距l的变化增量

l。应变量测方法和仪表很多，本桥试验采用电测法测量箱梁表面应变。

影响测定箱梁截面应力精度的主要因素是温度应变。荷载产生的箱梁表面应力计算方法为：

E应力 （1）

式中：为荷载作用下箱梁的应力；

E为材料的弹性模量；

应力为荷载作用下箱梁的应力应变。

实际测出的箱梁应变则是包含温度变形影响的总应变。即：

应力温 （2）

式中：应力为应力应变；

温为温度应变。

为了补偿箱梁温度应变，在布置应变测点时同时设置工作应变测点和温度应变测点。分别测得箱梁的总应变和温度应变温，按式（2）即可得到结构实际应力应变应力。

电阻应变片测试应变的优点是：电阻应变片灵敏度高，测试精度可达到1；电阻应变片尺寸小且粘贴牢固；因此可测出更小局部应力。 （2）主梁应变测点的具体布置

应变测点的布设应能测出内力控制截面沿纵向的应力分布状态，应变测试截面横桥向测点

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高浦村人行天桥桥梁检测试验报告 布设不少于3处，以控制最大应力的分布。

分别在测试跨边跨最大弯矩处、中跨跨中、墩顶截面底板位置横桥向布置应变片或钢弦计，以便测试主梁在静荷载作用下的应变。

公路桥梁和城市桥梁按照《公路桥梁荷载试验规程》（JTG/T J21-01—2015）中表5.5.1-1关于常见桥梁静载试验主要截面应变测点布置示意的规定，同时结合试验桥梁荷载试验的可行性条件确定应变测点的布置形式。

表3.3 主要截面测点布置示意

构件主要截应变测点布置示意 名称 面类型 ①每箱室顶、底混凝整体式土主箱梁 梁 实际布片形式因本工程箱梁已经封闭，现场难入箱。 选择只在各控制截面箱体外侧周边布置应变片即可。 3个； ②单肋侧面测点不宜少于2个 钢箱梁及钢混组合梁 钢箱梁 ①每箱室顶、底板测点不宜少于3个； ②每腹板测点不板测点不宜少于备注

宜少于3个 3.3.6. 主梁位移测试

桥梁在静、动荷载作用下的位移测试是桥梁荷载试验的重要组成部分。测量桥梁位移的方法有百分表测量法等。而具体到本桥可行的位移测试方法应根据现场实际情况确定。挠度、梁端转角及支座位移测点布置在试验前同样根据实际情况确定。 （1）位移测试基本原理

本项目采用精度较高的光栅尺和百分表测试箱梁在静、动荷载作用下的挠度。测试仪器固定于地面搭设的支架上。采用此测试方法时，在梁底测点位置粘贴带有挂钩的薄木板，待薄木板与梁体粘接牢固后在挂钩上绑扎细钢丝。然后在测点正下方支架上固定百分表，挂钩与百分表通过细钢丝、弹簧、带有平台的挂钩相联系。这样测点的挠度可准确反映到百分表的读数上。 （2）主梁位移测点的具体布置

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高浦村人行天桥桥梁检测试验报告 公路桥梁和城市桥梁按照《公路桥梁荷载试验规程》（JTG/T J21-01—2015）中表5.5.2关于常见桥梁静载试验主要截面应变测点布置示意的规定，同时结合试验桥梁荷载试验的可行性条件确定位移测点的布置形式。

表3.4 主梁竖向位移测点横向布置示意

主要构件截面名称 类型 位移测点布置示意 备注 横桥向梁底面混凝土主梁 整体测点不宜少于式箱梁 3个或桥面不 宜少于3个 钢箱横桥向梁底面梁及钢箱钢混梁 组合梁 5个或桥面不测点不宜少于 宜少于3个 分别在测试跨的跨中截面布置位移测点，每个截面测点数不少于3个。

3.3.7. 桥跨试验工况

表3.5 静载试验项目一览表

试验项目 边跨跨中正弯矩、位移 全部测试部位汇总 第一跨 边跨跨中截面关键点 18+18m 加载于距支座8m处 8/18=0.444L 混凝土预制块两跨跨中中墩墩顶18+18m 矩 墩顶截面关键点 各40块 0.92 0.99 加载状况 混凝土预制块30块 荷载效率 桥墩墩顶负弯 29

高浦村人行天桥桥梁检测试验报告 3.3.8. 试验桥跨及测点布置

A

A图3.2 人行天桥工况一测点总体布置图（cm）

应变测点截面测点布置图3.3 人行天桥工况一测点布置图

A挠度测点A

图3.4 人行天桥工况二测点总体布置图（cm）

应变测点截面测点布置图3.5 人行天桥工况二测点布置图

挠度测点3.3.9. 等代荷载加载形式

按照规范的要求计算模型在城—A级计算荷载对控制截面产生的最不利内力（上节桥梁设计活载内力），用产生最不利内力较大的荷载作为静载试验的控制荷载。荷载试验时应尽量采用

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高浦村人行天桥桥梁检测试验报告 与控制荷载相同的荷载，但由于客观条件的限制，实际采用的试验荷载会有所不同。本次试验选取的加载车轴重数据选取时，通过在Midas模型中调整试验荷载的加载位置，当与控制截面计算荷载下的最不利内力等效（满足静载试验效率的具体要求）时确定等效荷载的大小及在模型中的加载位置。当采用加载车辆作为试验荷载时，可采用逐列或逐排增加试验荷载的方法。逐列加载使加载车位于内力影响线的不同位置，便于分级加载控制。试验荷载除了应分级施加以确保试验安全外，加载时间间隔必须满足结构反应稳定对时间的要求，对尚未投入营运的新桥，分级加载的稳定时间不应少于10分钟。鉴于以上原则确定各试验联的工况设置如下。

3.3.10. 试验荷载加载位置

根据测试截面的影响线确定荷载的纵向加载位置。根据桥宽确定横向加载，一般将加载荷载布置在道路中央。

3.3.11. 边跨跨中正弯矩、位移（工况一）

（1）边跨控制截面加载布置

图3.6 边跨设计荷载下最大正弯矩（工况一）

（2）荷载布置图

采用30块混凝土预制块，每块重550kg，按三级逐级加载卸载，根据桥梁在设计荷载作用下结构的弯矩值以及边跨最大弯矩截面影响线可以按最不利位置加载，确定边跨A截面最大正弯矩工况（含最大挠度工况）加载布置形式如下图：

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高浦村人行天桥桥梁检测试验报告 预制块#0#1

图3.7 边跨最大正弯矩加载布置图（工况一）（m）

工况一采用三级加载，第一级加载10块预制混凝土块，第二级加载20块预制混凝土块，第三级加载30块预制混凝土块，最后卸载所有混泥土块进行残余值测量。 （3）静力荷载效率：

图3.8 等代荷载作用下边跨弯矩图（工况一）

Sstat915.9/620.55=0.9925

S3.3.12. 墩顶控制截面加载布置（工况二）

（1）控制截面加载布置

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图3.9 墩顶设计荷载下最大负弯矩（工况二）

（2）荷载布置图

采用2×40块混凝土预制块，每块重550kg，按三级逐级加载卸载，根据桥梁在设计荷载作用下结构的弯矩值以及边跨最大弯矩截面影响线可以按最不利位置加载，确定墩顶A截面最大负弯矩工况（含最大挠度工况）加载布置形式如下图：

#0预制块#1预制块#2

图3.10 工况二加载布置图（工况二）（m）

工况二采用三级加载，第一级两跨各加载10块预制混凝土块，第二级两跨各加载25块预制混凝土块，第三级两跨各加载40块预制混凝土块，最后卸载所有混泥土块进行残余值测量。 （3）静力荷载效率：

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图3.11 等代荷载作用下墩顶弯矩图（工况二）

Sstat740.85/808.204=0.9167

S通过Midas Civil有限元仿真软件建立全桥模型进行理论分析，人行天桥为钢桥，故采用板单元建立，模型共30768节点，31233板单元。建立的有限元模型如下图：

图3.12 人行天桥整体Midas 有限元模型

图3.12 人行天桥局部Midas 有限元模型

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3.4. 静载实验结果分析 3.4.1. 工况一挠度测试结果分析

选择第一跨0.44L分跨处截面为测试截面，及据支座8m处，工况一作用下，三级挠度测点的实测挠度、卸载残余挠度、理论挠度、校验系数及挠度相对残余量汇总于下表：

表4.2 工况一加载一级挠度结果汇总表

第一跨0.44 L处测点 测点A1 测点B1 ①实测挠度 （mm） 0.768 0.774 ②卸载残余 （mm） --- --- ③理论挠度 （mm） 0.812 0.812 校验系数 （①/③） 0.946 0.953 相对残余 (②/①) --- --- 表4.3 工况一加载二级挠度结果汇总表

第一跨0.44 L处测点 测点A1 测点B1 ①实测挠度 （mm） 1.543 1.568 ②卸载残余 （mm） --- --- ③理论挠度 （mm） 1.625 1.625 校验系数 （①/③） 0.950 0.965 相对残余 (②/①) --- --- 表4.4 工况一加载三级挠度结果汇总表

第一跨0.44 L处测点 测点A1 测点B1 ①实测挠度 （mm） 2.364 2.401 ②卸载残余 （mm） 0.081 0.136 ③理论挠度 （mm） 2.437 2.437 校验系数 （①/③） 0.970 0.985 相对残余 (②/①) 0.034 0.056 备注 主测 截面 主测 截面 备注 主测 截面 主测 截面 说明：表中挠度 “+”表示向下，“-”表示向上。 备注 主测 截面 主测 截面 说明：表中挠度 “+”表示向下，“-”表示向上。 说明：表中挠度 “+”表示向下，“-”表示向上。 由上表可知，工况一各级加载作用下，主测截面挠度校验系数均在《评定规程》给出的桥挠度校验系数常值范围（0.70～1.00）内，表明主梁具有良好的刚度。主测截面卸载后的挠度相对残余量均小于《评定规程》给出的20%限值，主梁弹性状态满足要求。

3.4.2. 工况一应力测试结果分析

工况一作用下，各测点实测弹性应力增量、卸载残余应力、理论计算应力、校验系数及应

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高浦村人行天桥桥梁检测试验报告 力相对残余值见下表。

表4.11 工况一加载一级应力结果汇总表

第一跨0.44 ①实测应力（MPa） 3.12 3.56 3.36 3.75 3.19 3.55 3.67 ②卸载残余应力（MPa） - - - - - - - ③理论计算应力（MPa） 4.2 4.2 4.2 4.2 4.2 4.2 4.2 校验系数 （①/③） 0.743 0.848 0.800 0.893 0.760 0.845 0.874 表4.12 工况一加载二级应力结果汇总表

第一跨0.44 ①实测应力（MPa） 7.32 7.12 7.25 7.54 7.15 7.34 7.34 ②卸载残余应力（MPa） - - - - - - - ③理论计算应力（MPa） 8.4 8.4 8.4 8.4 8.4 8.4 8.4 校验系数 （①/③） 0.871 0.848 0.863 0.898 0.851 0.874 0.874 表4.13 工况一加载三级应力结果汇总表

第一跨0.44 ①实测应力（MPa） 9.84 8.63 8.54 8.97 9.23 9.11 8.67 ②卸载残余应力（MPa） 0.31 0.25 0.42 0.41 0.37 0.24 0.10 ③理论计算应力（MPa） 12.6 12.6 12.6 12.6 12.6 12.6 12.6 校验系数 （①/③） 0.781 0.685 0.678 0.712 0.733 0.723 0.688 相对残余 （②/①） 0.032 0.029 0.049 0.046 相对残余 （②/①） - - - - - - - 相对残余 （②/①） - - - - - - - L处测点 测点A1 测点B1 测点C1 测点D1 测点E1 测点F1 测点G1 说明：表中应力拉为“+”，压为“-”； L处测点 测点A1 测点B1 测点C1 测点D1 测点E1 测点F1 测点G1 说明：表中应力拉为“+”，压为“-”； L处测点 测点A1 测点B1 测点C1 测点D1 测点E1 测点F1 0.040 0.026 0.011 测点G1 说明：表中应力拉为“+”，压为“-”； 29

高浦村人行天桥桥梁检测试验报告

由上表可知：工况一作用下主测截面（即第一跨0.44L分跨处截面）各测试截面应力校验系数均在《评定规程》给出的应力校验系数常值（0.60～0.90）范围内，卸载残余应力相对值满足《评定规程》规定的卸载相对残余量小于20%要求。工况一检测结果表明，该工况作用下主梁工作应力状态满足要求，且有一定的安全储备，主梁弹性状态满足要求。

3.4.3. 工况二挠度测试结果分析

选择第一跨跨中处截面为测试截面，及据支座9m处，工况二作用下，三级挠度测点的实测挠度、卸载残余挠度、理论挠度、校验系数及挠度相对残余量汇总于下表：

表4.2 工况二加载一级挠度结果汇总表

第一跨跨中处测点 测点A1 测点B1 ①实测挠度 （mm） 0.471 0.462 ②卸载残余 （mm） --- --- ③理论挠度 （mm） 0.511 0.511 校验系数 （①/③） 0.922 0.904 相对残余 (②/①) --- --- 表4.3 工况二加载二级挠度结果汇总表

第一跨跨中处测点 测点A1 测点B1 ①实测挠度 （mm） 1.173 1.167 ②卸载残余 （mm） --- --- ③理论挠度 （mm） 1.278 1.278 校验系数 （①/③） 0.918 0.913 相对残余 (②/①) --- --- 表4.4 工况二加载三级挠度结果汇总表

第一跨跨中处测点 测点A1 测点B1 ①实测挠度 （mm） 1.834 1.864 ②卸载残余 （mm） 0.142 0.134 ③理论挠度 （mm） 2.044 2.044 校验系数 （①/③） 0.897 0.912 相对残余 (②/①) 0.077 0.072 备注 主测 截面 主测 截面 备注 主测 截面 主测 截面 说明：表中挠度 “+”表示向下，“-”表示向上。 备注 主测 截面 主测 截面 说明：表中挠度 “+”表示向下，“-”表示向上。 说明：表中挠度 “+”表示向下，“-”表示向上。 由上表可知，工况一各级加载作用下，主测截面挠度校验系数均在《评定规程》给出的预

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高浦村人行天桥桥梁检测试验报告 应力混凝土桥挠度校验系数常值范围（0.70～1.00）内，表明主梁具有良好的刚度。主测截面卸载后的挠度相对残余量均小于《评定规程》给出的20%限值，主梁弹性状态满足要求。

3.4.4. 工况二应力测试结果分析

工况一作用下，各测点实测弹性应力增量、卸载残余应力、理论计算应力、校验系数及应力相对残余值见下表。

表4.11 工况一加载一级应力结果汇总表

第一跨0.44 ①实测应力（MPa） 2.94 2.77 3.03 2.86 2.88 2.79 2.88 ②卸载残余应力（MPa） - - - - - - - ③理论计算应力（MPa） 3.80 3.80 3.80 3.80 3.80 3.80 3.80 校验系数 （①/③） 0.774 0.729 0.797 0.753 0.758 0.734 0.758 表4.12 工况一加载二级应力结果汇总表

第一跨0.44 ①实测应力（MPa） 7.34 7.26 7.46 7.41 7.29 7.33 7.36 ②卸载残余应力（MPa） - - - - - - - ③理论计算应力（MPa） 9.51 9.51 9.51 9.51 9.51 9.51 9.51 校验系数 （①/③） 0.772 0.763 0.784 0.779 0.767 0.771 0.774 表4.13 工况一加载三级应力结果汇总表

第一跨0.44 ①实测应力（MPa） 12.34 12.87 ②卸载残余应力（MPa） 0.23 0.44 ③理论计算应力（MPa） 15.21 15.21 校验系数 （①/③） 0.811 0.846 相对残余 （②/①） 0.019 0.034 相对残余 （②/①） - - - - - - - 相对残余 （②/①） - - - - - - - L处测点 测点A1 测点B1 测点C1 测点D1 测点E1 测点F1 测点G1 说明：表中应力拉为“+”，压为“-”； L处测点 测点A1 测点B1 测点C1 测点D1 测点E1 测点F1 测点G1 说明：表中应力拉为“+”，压为“-”； L处测点 测点A1 测点B1 29

高浦村人行天桥桥梁检测试验报告 测点C1 测点D1 测点E1 测点F1 13.12 12.77 12.68 12.35 13.09 0.25 0.18 0.39 0.47 0.28 15.21 15.21 15.21 15.21 15.21 0.863 0.840 0.834 0.812 0.861 0.019 0.014 0.031 0.038 0.021 测点G1 说明：表中应力拉为“+”，压为“-”； 由上表可知：工况一作用下主测截面（即第一跨0.42L分跨处截面）各测试截面应力校验系数均在《评定规程》给出的预应力混凝土应力校验系数常值（0.60～0.90）范围内，卸载残余应力相对值满足《评定规程》规定的卸载相对残余量小于20%要求。工况一检测结果表明，该工况作用下主梁工作应力状态满足要求，且有一定的安全储备，主梁弹性状态满足要求。

3.5. 动载试验

桥梁结构的动力荷载试验是研究桥梁结构的自振特性和车辆动力荷载与桥梁结构的联合振动特性。这些测试结果数据是判断桥梁结构运营状况和承载能力的重要指标。桥跨结构某振型的振动周期与结构的刚度有着确定关系，因而可以通过振动频率判断桥梁结构的刚度。

3.5.1. 桥梁动载试验内容

动力荷载试验包括以下试验项目：

(1) 测定桥跨结构的自振特性，包括自振频率和各阶振型的阻尼比。

3.5.2. 脉动试验基本原理

工程结构的脉动是经常存在的，但极其微弱，一般在10m以下。工程脉动产生一般由以下两个原因引起，其一为地面脉动，其二为大气变化即风和气压等引起的微幅振动。结构脉动有一个重要特性，即能够明显的反应出结构的固有频率。而且可以从脉动信号中识别出结构物的固有频率、阻尼比、振型等多种模态参数，还可以识别出扭转空间振型。测量脉动信号要使用低噪音、高灵敏的拾振器和放大器，并要配有脉动仪器和信号分析仪。

工程结构的脉动是一种随机过程。实践证明，对于这样一种各态历经的平稳随机过程，只要有足够长的纪录时间，就可以用单个样本函数来描述随机过程的所有特性。随机振动问题讨论系统的输入（激励）、输出（响应）以及系统的动态特性三者之间的关系。

假设xt是输入的振动过程，结构本身称之为系统，当脉动源作用于系统后，结构在外界激励下就产生响应，即结构的脉动反应y(t)，称为输出的振动过程，此时系统的相应输出必然反应了结构的特性。

在随机振动中，由于振动时间历程是明显的非周期函数，用付里叶积分的方法可知这种振

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高浦村人行天桥桥梁检测试验报告 动有连续的各种频率成份，且每种频率由它对应的功率或能量，把它们的关系用图形表示，称为功率在频率域内的函数，称为功率谱密度函数。在平稳随机过程中，功率谱密度函数给出了某一过程的“功率”在频率域上的分布方式，可用来识别该过程中各种频率成份能量的强弱，以及对于动态结构的相应效果。在各态历经平稳随机过程的假定下，脉动源的功率谱密度函数

Sx与结构反应功率谱密度函数Sy之间存在以下关系：

SyHiSx

2式中Hi称为传递函数，为圆频率。 由随机振动理论可知：

Hi1

2i00021由以上关系可知，当已知输入、输出时，即可得到传递函数。

在测试工作中，通过测振传感器测量地面自由场的脉动源xt和结构反应的脉动信号yt的纪录，将这些符合平稳随机过程的样本由专用信号处理机（频谱分析仪）通过具有传递函数功率谱程序进行计算处理，即可得到结构的动力特性。

3.5.3. 测振传感器原理

测振传感器的基本原理为：由惯性质量、阻尼和弹簧组成一个动力系统，这个动力系统固定在振动体上，与振动体一起振动。通过测量惯性质量相对于传感器外壳的运动，就可以得到振动体的振动。

设被测振动体的振动规律为：

xX0sint

式中：x —振动体相对于固定参照坐标的位移；

X0—振动体振动的振幅；

—振动体振动的圆频率。

传感器外壳随振动体一起运动，以y表示质量块m相对于传感器外壳的位移，质量块m的总位移为xy，它的运动方程为：

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高浦村人行天桥桥梁检测试验报告 d2(xy)dymcky0或 2dtdtd2ydym2ckymX02sint

dtdt上式为一单自由度有阻尼的强迫振动方程，其通解为：

yBentcos(2n2t)Y0sin(t)

c，为初相角。上式边项为自由振动项，由于阻尼作用而很快衰减，中项为2m强迫振动解，其中：

其中，nX0(Y02)n2222(12)42nn，

narctg

21()n2式中：—阻尼比，n/n；

n—质量弹簧系统的固有频率，n因此，传感器动力系统的稳态振动为：

K。 myY0sin(t)

在测试主梁每跨跨中截面处布置三组传感器，每组传感器由一个横向传感器和一个竖向传感器组成。具体见下图：

3.5.4. 桥梁动测测点布置

（1）脉动测试：在测试主梁每跨1/6、1/2、5/6截面处布置三组传感器，每组传感器由一个横向传感器和一个纵向传感器组成。

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高浦村人行天桥桥梁检测试验报告 3.5.5. 桥梁自振特性测试

桥跨结构的动力特性只与结构本身的固有性质有关（如结构的组成形式、刚度、质量分布和材料的性质等），而与外荷载等其它条件无关。桥梁自振特性的测量一般有激励法和脉动法。本桥自振特性的测量采用脉动法。

脉动试验用于测量主桥的自振频率、振型和阻尼比。脉动试验是通过在桥上布置高灵敏度的传感器，长时间记录桥梁结构在环境激励下，如风、水流、地脉动等引起的桥梁振动，然后对记录下来的桥梁振动时程信号进行处理,并进行时域和频域分析，求出桥梁结构自振特性的一种方法。脉动试验假设环境激励为平稳的各态历经，在中低频段，环境振动的激励谱比较均匀，在环境激励的频率与桥梁的自振频率一致或接近时，桥梁容易吸收环境激励的能量，使振幅增大；而在环境激励的频率与桥梁自振频率相差较大时，由于相位差较大，有相当一部分能量相互抵消，振幅较小。对环境激励下桥梁的响应信号进行多次功率谱的平均分析，可得到桥梁的各阶自振频率，再利用各个测点的振幅和相位关系，可求得桥梁各阶模态相应的振型，利用幅频图上各峰值处的半功率带宽或时域上的自相关确定各阶模态阻尼比。

3.6. 动载试验结果分析 3.6.1. 模态试验结果分析

采用大型通用有限元软件midas建立全桥有限元模型，计算了该桥的前六阶自振频率。提取了前六阶频率及振型图，前六阶振型图如下图。

图4.9 一阶自振频率（f=9.91Hz）

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高浦村人行天桥桥梁检测试验报告

图4.10 二阶自振频率（f=14.00Hz）

图4.11 三阶自振频率（f=26.89Hz）

图4.12 四阶自振频率（f=29.35Hz）

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高浦村人行天桥桥梁检测试验报告

图4.13 五阶自振频率（f=31.49Hz）

图4.14 六阶自振频率（f=33.83Hz）

该联前六阶振型图，总结如下：

第一阶振型主要为结构沿Y轴的转动，RY参与质量56.99%、DX参与质量1.67%，总体呈反对称形态，振动频率f1=9.91Hz。

第二阶振型主要为竖向振动，DZ参与质量75.18%，总体呈对称形态，振动频率f2=14.00Hz。 第三阶振型主要为结构沿Z轴的转动，RZ参与质量59.15%，振动频率f3=26.89Hz。 第四阶振型主要为结构沿Y轴震动与X轴转动的组合，DY参与质量49.28%、RX参与质量32.94%，振动频率f4=29.35Hz。

第五阶振型主要为结构沿Y轴的转动，RY参与质量14.97%、DX参与质量5.34%，总体呈反对称形态，振动频率f5=31.49Hz。

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高浦村人行天桥桥梁检测试验报告 第六阶振型主要为竖向转动，RZ参与质量0.41%，振动频率f6=33.83Hz。

综合前六阶振型，主要为竖向弯曲振动，有少量横向平动，前六阶振型并未出现扭转振动，说明结构抗扭转刚度大，符合规范及设计的要求。

结合实测振型与理论计算振型，本次试验测出了该联的前六阶竖向振动，实测频率与理论频率的对比见表。

表4.20 理论计算与实测模态参数

阶数 1 2 3 4 5 6 理论频率 （Hz） 9.91 14.00 26.89 29.35 31.49 33.83 实测模态参数 频率（Hz） 11.14 15.35 28.84 - - - 阻尼比(%) 4.75 3.95 3.59 - - - 实测频率 理论频率1.124 1.096 1.073 - - - 通过实测模态参数与理论计算模态参数的对比及分析，可得到以下结论：

理论计算该联主梁竖向一阶频率9.11Hz，实测竖向基频11.14Hz。理论计算该联主梁竖向二阶频率14.00Hz，实测值15.35Hz。理论计算该联主梁竖向三阶频率26.89Hz，实测竖向基频28.84Hz。实测前三阶竖向频率与理论频率的比值介于1.073～1.124。实测主梁阻尼比3.59%～4.75%，一般桥梁阻尼比在0.01～0.10的范围内，实测阻尼比小于5%，说明结构具有良好的刚度特性。

综上所述，依据《公路桥梁承载能力评定标准》，可评定主梁具有良好的竖向刚度。

4. 结论

通过对人行天桥桥进行外观检测和静、动载试验，可得出以下结论：

（1）桥梁主体结构外观没有明显缺陷，结构完好，其它附属设施均状况良好。 （2）桥墩混凝土强度回弹结果符合要求。

（3）桥梁在混凝土预制块荷载作用下，应力结构校验系数在0.6~0.9之间变化，满足要求。位移结构校验系数在0.7~1.0之间，实测值小于计算值，桥梁竖向刚度满足要求。

（4）在各种荷载工况下，各测点数值在卸载后都能很快恢复到初始值附近，说明桥梁处于完全弹性状态。

（5）该桥主梁竖向一阶、二阶及三阶理论频率均小于实测自振频率，说明实际刚度较大，

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高浦村人行天桥桥梁检测试验报告 满足规范要求。

可以得出结论，桥梁主体结构外观没有明显缺陷，附属设施状况良好；静载试验工况下，位移及应变（应力）的结构校验系数均满足规范要求，卸载后位移及应变（应力）很快恢复到初始状态，表明桥梁主体结构在试验荷载下处于弹性工作状态。

综上所述：高浦村人行天桥外观检测结果及静、动力特性均良好，各项指标符合设计与规范要求，可以投入使用。

试验附图

应变片 光电挠度仪

墩顶应变片布置

光电挠度仪测点

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高浦村人行天桥桥梁检测试验报告

人行天桥加载荷载

实验人员读取应变数据

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