基于桥梁静载试验研究

基于桥梁静载试验研究

摘要：文章介绍了在我国桥梁检测中应用广泛的静载试验。对静载试验的试验内容及方法进行了较全面的总结；并简要介绍了荷载试验的注意事项和试验方法，从而达到完善桥梁检测技术和确保桥梁安全的目的。

关键词：现役桥梁检测;静载试验;荷载

随着经济的发展，桥梁越来越多的出现在城市的重要枢纽位置，桥梁在现代四通八达的交通运输中起着重要的作用。但是随着桥梁数量的增多，现役桥梁中出现安全事故和存在安全隐患的实例也越来越多。对于这种大型的工程项目，随意更换是对国家财产的浪费。所以，对现役桥梁的检测养护以提高它们的使用寿命就成了桥梁界的关注的焦点。静载试验是目前桥梁检测手段中较为成熟且分析结果能比较准确的反映桥梁服役情况的一种技术手段。

一、工程概况

某桥建成于1973年，桥梁全长116.3m，桥面全宽8m；桥面布置为净7.0m车行道+2×0.5m护栏。上部结构为6×20m钢筋混凝土薄腹T梁，未没置中横隔板；下部结构为柱式墩台钻孔灌注桩基础。桥面铺装为水泥混凝土，桥面不连续；伸缩缝采用自然缝。设计荷载为汽车一l5级。该桥所在路线经常有超过50t以上的重车通过，实际运营荷载不小于公路一Ⅱ级。

二、静载试验方案

在静力荷载试验进行前，应先根据工程检验的要求，确定最大荷载试验量。按最大荷载试验量可分为:基本荷载试验，重荷载试验，轻荷载试验。基本试验荷载则是:最大试验荷载为设计标准规定的荷载（包括标准规定的动力系数或荷载增大系数的因素）。所以，此次分析的在役桥梁的荷载试验就要采用基本试验荷载的规定作为试验依据，进行计算对比。在进行桥梁的分析计算时，为了得到较为精确的计算结果，必需考虑桥梁的横向荷载分布，所以一种恰当的空间理论分析方法可以使我们的试验更能反映实际情况，为桥梁今后的养护或加固提供科学有力的参考依据。

（一）工况设置

此次试验采用弯矩或剪力等效方法进行理论分析，计算得出全桥弯矩（剪力）包络图，首先确定最大内力构件。根据《公路旧桥承载能力鉴定方法》的规定，进一步在试验构件上确定内力控制断面。

（二）测点布置

应变测点。在测试跨的跨中布置应变测点共33个，具体为S1～S33。

挠度测点。控制梁为次边梁，挠度测点采用电子百分表，跨设置5个测点，支点设置2个测点。

（三）试验荷载布置

1．加载程序：（1）试验过程中，每个工况按逐级递增的加载方式从零加到第三级荷载后卸载，再加载到最大试验荷载（第四级），然后卸载；（2）采用2辆载重为36．0t的试验加载车进行加载，使其产生的荷载效应等效于检验荷载作用下的预期控制效应；（3）按《公路旧桥承载力鉴定方法》规定，静力试验荷载效率系数应达到0.80～1.05。

2．试验车辆参数。根据计算，本次静载试验共采用2辆载重约36．0t重车进行加载。

（四）静载试验测试结果

1．应变测试结果：1号梁的S4测点、2号梁的S16测点、3号梁$24测点的应变随荷载增长的线性关系见表1：

表1第一跨跨中截面的3个测点在各级荷载作用下应变值

2．挠度测试结果。试验分四级加载，一级卸载。加载过程1～3号和2～3号测点的实测挠度值随荷载增长数据见表2，表2中挠度数据为正表示梁体向下方向挠度。

表2第4跨跨中测点挠度随荷载增长值

3．裂缝测试结果。选取第1跨T1～4号梁梁端位置1条竖向裂缝观测其宽度变化，布置2个测点，测试结果显示，裂缝宽度未见明显变化。

4．工况二测试结果。此工况为测试荷载横向分布工况，共分3级加载，记录了一辆载重车（36t）在试验跨中横桥向移动三次（记录为一级、二级、三级加载）各梁跨中挠度测点的实测值。

5．工况三测试结果。此工况为测试近支点最大剪力工况，共分3级加载，2号梁、3号梁在荷载作用下的应力实测值和计算值见表3：

表32号梁、3号梁支点最大剪应力实测值与计算值

（五）静载试验结果综述

1．工况一：（1）钢筋混凝土T梁在公路Ⅱ级荷载作用下的应变、挠度曲线性关系一般，实测值小于理论值，公路Ⅱ级荷载作用下结构近似处于弹性工作状态；（2）应变沿梁高分布表明钢筋混凝土T梁在公路Ⅱ级荷载作用下实测中性轴高度变化较小，截面基本符合平截面假定。（3）满载时实测全桥挠度曲线与分析值基本一致，且实测值均小于计算值；（4）此工况应变及挠度卸载残余值均满足规范要求；（5）此工况测试过程中所测裂缝宽度未见明显变化。

2．工况二：横向分布测试工况中，移动荷载作用于各荷载位置时横向挠度分布拟合曲线较为平滑，拟合曲线无畸变点；但荷载偏载作用工况时偏载一侧梁承担较大荷载，曲线下降明显，说明铰接T梁横向联系较弱。

3．工况三：近支点最大剪应力测试结果表明，随着荷载的增加剪应力相应增加，应力实测值小于计算值。增长曲线与分析曲线趋势基本相符。

4．在公路Ⅱ级荷载满载作用下应变和挠度校验系数小于1且在规范规定常值范围内。

5．在公路Ⅱ级荷载作用下，试验测点相对残余变形小于0.2满足要求，在公路Ⅱ级试验荷载作用下，测点相对残余变形大于0.2，出现不能及时恢复的残余变形。

三、结语

现役桥梁在进行静载试验时要注意几个问题:一是，实际荷重的选取，在确定试验加载荷重时，其荷载效率系数最好不要超过1，因为运营多年的在役桥梁其主要承重结构的刚度等都会有所降低，用软件分析得出的结果都是较为理想的状态，选用荷载效率系数较大的载荷进行试验时有可能造成梁体结构的损害，但是荷载效率系数也不可太小，这样就不能起到检测桥梁的目的，最佳的荷载效率取值应在0.9到1之间;二是，在实际加载的过程中一定要分级加载，不要一步到位的布载到最不利荷载工况位置，以免造成桥梁结构的损害。

总之，现役桥梁静载试验的目的就是在不损害桥梁结构的情况下，检测出桥

梁的真实工作状况，为桥梁今后的养护维修或加固提供可靠的科学依据。

参考文献

[1]于锐. 桥梁静载试验检测方法[J]．价值工程,2010,24.

[2]黄健,张哲. 桥梁静载试验与分析[J]．北方交通,2009,08.

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。