基于静载试验的桥梁结构检测评价

基于静载试验的桥梁结构检测评价

摘要：桥梁静载试验是分析桥梁静力特性的重要手段。本文阐述了某大桥静载试验的目的、加载原则、加载方案设计、测点布置及测试结果。通过该桥的静载试验研究，检测桥梁结构的实际承载能力、结构刚度是否满足设计要求，了解结构的实际工作状况，为大桥目前现状做出科学客观的评价，也为桥梁的加固维修工作提供可靠的依据。

关键词：桥梁结构;静载试验;检测评价

1工程概况

某大桥位于该市区北郊，于19年3月15日竣工通车，全桥长241.20米，桥面总宽10.40米，车道宽：7.20米。上部结构为T型梁，全桥共9孔，最大跨径为21.20米，设计荷载为：汽-15。

2静载试验目的

桥梁结构静载试验是对桥梁结构工作状态进行直接测试的一种鉴定手段。桥梁静载试验是测量桥梁在各种静力荷载工况下的各个控制截面的应力应变及结构的变形，从而确定结构的实际工作性能与设计期望值是否相符，它是检验结构强度、刚度以及其他性能最直接、最有效的方法，且直观可信，得到技术人员的普遍认可。

本文阐述了某大桥静载试验的目的、加载原则、加载方案设计、测点布置及测试结果。通过该桥的静载试验研究，检测桥梁结构的实际承载能力、结构刚度是否满足设计要求，了解结构的实际工作状况。通过现场加载试验及对试验观测数据和工作状态做出总体评价，为大桥目前现状做出科学客观的评价，也为桥梁的加固维修工作提供可靠的依据。

3静载试验研究

3.1静载试验的基本原则

为了通过静载试验在具备的实际可行的条件下达到既定的目的，荷载试验遵循如下原则：

3.1.1采用各控制截面的内力、各控制点变形等效的原则，计算各试验工况下的实际加载车量的数量和布载位置；

3.1.2采用的加载效率系数η不宜过小，否则不能反映出桥梁在设计荷载下的工作性能，同时也不宜过大，以防结构的局部损坏。实际荷载试验时，试验效率系数控制在：0.80～1.05之间，与此同时其应力应变和位移响应值也不宜超过限值。

3.1.3试验荷载作用下的分级加载一般应根据各检验项目最不利效应值的30%、60%、80%、90%、100%来进行。本次静载试验在保证安全的前提下，为提高工作效率，适当地减少了分级数。

3.1.4对静载试验数据进行实时处理，分析结构在各级荷载下的反映是否正常。如果加载试验过程中，实测值出现异常或实测值达到计算值的1.2倍，为防止结构出现不正常的受力损伤或局部破坏，应停止加载分析其原因，以免影响桥梁的承载能力。

3.2 静载试验截面及测点布置

用产生最不利内力较大的荷载作为静载实验的控制荷载。试验控制截面分别选取桥梁第四跨跨中截面和1号桥墩截面。跨中截面应变布置如图3.1所示，桥面挠度测点布置如图3.2所示。

3.3 试验荷载、工况及主要设备

3.3.1试验荷载

采用汽车自重加载，以质量为17吨的牌载重车代替汽-15级作为实验荷载，前轴约45kN，后轴约125kN，按设计标准荷载计算出加载汽车的车辆数量为4台，每辆车重约17吨。同时算出加载效率约为0.86，符合《大跨径混凝土桥梁实验方法》和《桥梁工程检测手册》的要求。

实际加载值：17.76吨，17.12吨，17.07吨，17.10吨

加载总值：69.05吨

3.3.2 实际加载工况

工况Ⅰ：跨中最大正弯矩偏载工况，车辆加载过程如图3.3

工况Ⅰ-0: 桥面0台车

工况Ⅰ-1: 桥面1台车

工况Ⅰ-2: 桥面2台车

工况Ⅰ-3: 桥面1台车

工况Ⅰ-4: 桥面0台车

工况Ⅱ：跨中最大正弯矩正载工况，车辆加载过程如图3.4

工况Ⅱ-0: 桥面0台车

工况Ⅱ-1: 桥面1台车

工况Ⅱ-2: 桥面2台车

工况Ⅱ-3: 桥面1台车

工况Ⅱ-4: 桥面0台车

3.3.3 主要测试设备

此次试验所使用的主要仪器设备如表3.1所示。

3.4 试验程序及规则

3.4.1 试验程序

（1）试验时封闭交通，试验人员进场后做好各项准备工作；

（2）预加载，目的是使结构进入正常工作状态，消除结构的非弹性变形，同时也可检验仪器设备工作是否正常和人员是否组织完善；

（3）正式分级加载，统一指挥同时读数并且报告所读数据。

（4）卸载。

3.4.2 加载分级与控制

（1）分级加载

为了获得结构试验荷载与变位关系曲线和防止结构意外损坏，各控制截面内力的加载应分级进行，试验荷载分为4级，逐级施加。

（2）持荷时间

为了让结构充分变形，施加荷载后需持荷一段时间才能进行读数。加载和卸载的持续时间以结构的变形达到稳定为原则，同时考虑温度变化对试验造成的影响，一般为10min。当最后一级荷载加载完毕，读数完成后，卸去所有试验荷载，让结构变形恢复约30min，再读一次数作为结构的残余变形值。

3.4.3 试验完成和中止条件

（1） 按试验方案完成全部试验内容。

（2）当控制点应力值已达到或超过规范允许值时暂停试验，待查明原因后决定是否继续试验。

（3）当控制点应力值已达到或超过用弹性理论按规范要求条件反算的控制应力值时暂停试验，待查明原因后决定是否继续试验。

（4）当主梁裂纹扩展超过允许值时，中止试验。

4静载试验检测结果及分析

4.1应力试验结果分析

各工况下的应力测试结果如表4.1和4.2所示。

表4.1、4.2、4.3、4.4工况Ⅰ的应力测试结果表（单位：MPa）

注：表中2号测点处应变片脱落，无测试数据。

从表4.1中可以看出，静载工况Ⅰ的跨中截面下缘最大拉应力的实测值为4.16MPa，位于第5片T梁跨中（加载车正下方位置），而相应的理论计算值为1.44MPa，实测值明显大于理论计算值。除4号测点处应力实测值小于理论计算值外，其他各点应力实测值也大于理论计算值，且应力实测值各点应力变化不均匀。

从表4.2中可以看出，静载工况Ⅱ的跨中截面下缘最大拉应力的实测值为5.265MPa，位于第5片T梁跨中（加载车正下方位置），而相应的理论计算值为1.91MPa，实测值明显大于理论计算值。其他各测点处应力情况静载工况Ⅰ中相同。

从静载工况Ⅰ和工况Ⅱ的应力测试结果中可以看出桥面未能将荷载较均匀的分布到各片T梁上，车轮位置附近的T梁受力明显大于其他位置的T梁，说明该桥的横向联系较弱，可能横隔板中已出现裂纹，影响了该桥的整体性。

4.2 位移试验结果分析

各工况下的应力测试结果如表4.3和4.4所示。

从表4.3的工况Ⅰ的挠度实测结果看出，实测位移最大值为3.276mm，位于4号测点处，即第Ⅴ片梁的梁底处，相应的位移理论计算值为3.19mm，实测值大于计算值。其它各点的位移实测值中，3号测点处的实测值也大于理论计算值。

从表4.4的工况Ⅱ的挠度实测结果看出，实测位移最大值为2.963mm，位于4号测点处，即第Ⅴ片梁的梁底处，相应的位移理论计算值为2.26mm，实测值大于计算值。其它各点的位移实测值也大于相应的理论计算值。

从静载工况Ⅰ和工况Ⅱ的位移测试结果中可以看出，说明该桥由于主体结构发生损坏，导致整体刚度下降。

5结论

5.1该桥静载试验时，在试验荷载未达到设计试验荷载的情况下，实测T梁最大应力和挠度已超过计算理论值，且实测中最大应力值已超过了规范允许的混凝土拉应力限值，说明该桥主体结构已严重受损。

5.2静载试验结果表明，其主体结构已严重受损，导致整桥的承载能力和桥梁刚度下降较大，已无法满足原设计汽-15级的运营要求。

综上所述，通过静载试验的应力-应变数据显示，该桥已无法满足现有的运营要求，为Ⅳ类危桥，该桥必须立即采取限载（12吨）的交通管制措施，并及时进行加固维修，才能确保其稳定性。

参考文献:

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