淺論橋梁靜荷載試驗分析判定

張美金(貴州省交通科學研究院有限責任公司)

淺論橋梁靜荷載試驗分析判定

張美金(貴州省交通科學研究院有限責任公司)

橋梁荷載試驗是對橋梁結構承載能力最為有效的方法。橋梁試驗包括靜力荷載試驗和動力荷載試驗兩部分，一般以靜力荷載為主。通過橋梁抽檢跨靜力荷載試驗，可以了解抽檢跨結構內力、變形情況、實際工作性能和工程質量，并以此為依據對橋梁的實際承載能力是否滿足設計要求進行評估。因此，橋梁荷載試驗是對橋梁檢測維護必要的工作。以某橋梁靜荷載試驗為例，通過對試驗結果的圖表數據的分析，從結構強度、結構剛度、結構抗裂性三個方面進行結構設計要求評定。

橋梁;靜荷載;試驗;強度;剛度;抗裂性

1 橋梁檢測的作用和目的

(1)對橋梁進行全面的普查，發現缺陷并分析缺陷對橋梁結構安全及正常使用的影響程度。

(2)通過橋梁抽檢跨靜力荷載試驗，了解抽檢跨結構內力和變形情況，對其實際承載能力進行評估。

(3)通過橋梁抽檢跨靜力荷載試驗，了解抽檢跨結構當前的實際受力狀況及其工作性能，并為以后的營運、養護管理提供依據。

(4)通過橋梁抽檢跨動力荷載試驗，了解其結構當前實際工作性能和工程質量，識別結構現有狀態，并為今后維修和養護提供依據。

2 某橋梁靜荷載試驗分析判定探究

2.1 工程概況

貴州某大橋為整體式路基橋，為跨越山間深谷而設。右幅橋采用40 m+100 m+100 m+3×40 m，主橋為T型剛構，主橋跨徑組合為100 m+100 m預應力混凝土T型剛構橋，主橋施工方式采用懸臂施工。主橋全部位于縱坡為2.6%的單向坡上。上部采用預應力混凝土箱梁，由于橋面較寬，主梁采用單箱單室，箱頂寬12 m，箱底款6.5 m，單側懸臂寬度2.75 m。

取此大橋右幅主橋第二跨，前進岸引橋第二跨作為試驗對象。本次荷載試驗選次試驗采用橋梁檢測車所提供的檢測平臺，依據外觀檢查結果及試驗安全規程，進行靜力荷載試驗。如圖1所示。

圖1 某大橋右幅橋型布置(單位：cm)

2.2 結構內力計算

該大橋通過Midas/Civil計算軟件模擬完成對其右幅結構內力分析計算。通過模擬分析，對其結果進行篩選，定出該橋的最不利受力截面，并參考其他在役同類型橋梁使用過程中及本橋在外觀檢查中發現的問題，選定本次荷載試驗的試驗控制截面。通過計算，得出各控制截面在設計荷載作用下的最大撓度和最大內力值，繪制出測試截面的撓度影響線和內力影響線，為荷載試驗中各工況的車輛布置做好準備。

控制截面的截面信息以及在設計荷載作用下的最大彎矩值，設計荷載作用下的內力及應力值見表1～表2。

表1 某大橋右幅各控制截面在公路I級作用下的內力計算值

表2 某大橋右幅各控制截面在公路I級作用下的應力計算值

2.3 主要試驗內容

根據橋梁外觀檢查結果和相關結構計算數據，確定本次試驗為基本荷載試驗，控制荷載按設計荷載進行控制。

擬用緩慢行駛到橋上特定載重級別的車輛荷載作為靜力荷載，對抽檢跨加載和卸載。在試驗的過程中進行如下工作。

(1)對控制截面進行應變測試。

(2)對控制截面進行撓度觀測。

(3)對控制截面進行裂縫觀測。

2.4 試驗截面及測點布置

(1)應變測試截面

根據結構計算結果，應力測試截面設置了3個截面作為應力測試截面。如圖2所示的K1～K3。

其中K1截面為主橋第二跨最大正彎截面(距離該跨跨中14 m位置)，K2為主橋第二跨0#塊箱梁截面，K3為XXX岸引橋第二跨1/2截面。

圖2 應變測試截面布置示意圖

本次荷載試驗全橋共設置了30個應變測點，K1、K2、K3截面各設置10個測點。在各個測點都安裝好電阻應變片，注意電阻應變片的測試方向必須與所測試的截面的受力方向要一致。

(2)撓度試驗截面及測點布置

①撓度測試截面

通過計算分析比較后，主橋將待測橋跨的八分點處截面確定為試驗時的撓度控制截面，引橋將待測橋垮的4分點處截面確定為試驗時的撓度控制截面。各控制截面縱向位置見表2。

表2 撓度測試截面縱向位置表

②撓度測點布置

在本次荷載試驗中，全橋共設有6個撓度控制截面，各截面在左右側均設置了撓度測點，如圖3所示。將測量尺放置在撓度測點處的護欄邊，并使用2臺高精度水準儀進行豎向位移的觀測。全橋共設置了12個撓度測點。

圖3 撓度測點橫截面布置示意圖

2.5 測試系統

撓度測試。

應變觀測。

裂縫觀測。

2.6 橋梁評定

通過對試驗結果的分析，最后對此橋梁的評定如下。

2.6.1 結構強度

在此大橋右幅進行的各試驗截面加載工況下：大橋右幅的應力測試值表現出與荷載存在較好的線性關系。試驗橋跨在卸載后各測試截面恢復情況較好，相對殘余應變較小，滿足《大跨徑混凝土橋梁的試驗方法》和《公路橋梁承載能力檢測評定規程》中所規定α1＜0.2的要求，表明大橋右幅的所抽檢結構工作在彈性變形范圍內。

2.6.2 結構剛度

(1)從試驗結果的表格的分析看出，撓度測試值與試驗荷載存在較好的線性關系。試驗橋跨在卸載后各測試截面恢復情況較好。所測截面撓度殘余值滿足《大跨徑混凝土橋梁的試驗方法》和《公路橋梁承載能力檢測評定規程》中所規定α1＜0.2的要求，表明此大橋右幅的所抽檢跨結構工作在彈性變形范圍內。

(2)通過對試驗的數據表格分析可知：在荷載作用下，測試截面的撓度校檢系數在0.57～0.85之間，并且最大撓度的數值＜L/600，說明橋梁的所抽檢跨剛度滿足設計要求，并且具有一定的安全儲備。

2.6.3 結構抗裂性

荷載試驗前后均未發現主體結構存在裂縫，這表明該大橋的右幅抽檢跨抗裂性符合要求。

綜上所述：此大橋右幅抽檢跨在滿足橋梁靜力荷載試驗標準的荷載作用下，各控制截面的應力、撓度測試值與試驗荷載間存在較好的線性關系，卸載后各控制截面殘余值滿足規定要求，表明橋梁抽檢跨結構工作處于彈性變形范圍內。各控制截面在實際汽車荷載作用下的應力、撓度校驗系數均小于1.0，說明橋梁抽檢跨結構滿足設計的強度和剛度要求。

靜力荷載試驗表明，此大橋右幅的抽檢跨結構性能滿足設計荷載：公路-Ⅰ級作用下的正常使用要求。

3 結束語

橋梁的靜荷載試驗的目的就是檢測橋梁的結構設計與施工質量，通過對試驗結果的圖表數據的分析，然后從結構強度、結構剛度、結構抗裂性三個方面進行結構設計要求評定。

［1］李德生.通過特殊車輛荷載的橋梁荷載試驗應用分析［J］.城市道橋與防洪，2012，(1)：28-33.

［2］王玲輝.淺談橋梁施工中的基本測量及荷載試驗［J］.科技創新與應用，2012，(2)：22-24.

［3］王開明.基于新舊設計規范的橋梁荷載試驗加載效率研究［J］.公路交通科技，2012，(9)：6-8.

U442

C

1008-3383(2013)07-0067-02

2013-01-17

張美金(1985-)，四川通江人，本科，研究方向：公路工程試驗檢測。