基于静载试验的桥梁结构检测评价

程来秀彭囡

(1江西理工大学应用科学学院，江西赣州341000；2萍乡市水利水电勘察设计院，江西萍乡337000)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：汽一15。

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m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之闯，与此同时其应力应变和位移晌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。

图3．1跨中截面应变片布置示意图

。，

图3．2跨中截面位移传感器布置示意图

一一

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一15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一0：桥面0台车

工况I一1：桥面1台车

工况I一2：桥面2台车工况I一3：桥面1台车工况I一4：桥面0台车

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I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。

工况r．3

图3．3工况I的车辆加载示意图

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一0：桥面0台车

工况II一1：桥面1台车

作者简介：程来秀(1980牟一)，女，汉族，硕士研究生，主要从事岩土工程面的研究。

2008年第8期

工况Ⅱ一2：桥面2台车工况II一3：桥面1台车工况Ⅱ4：桥面0台车

m1-3

图3．4工况lI的车辆加栽示意图

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。

项目

主要仪善设备型号

数量

生产厂家

散宇静态虚变仪

CX-1^-20

20通道秦皇岛市信恒电子科技有限公司

电阻虚变计20片浙

江

黄

岩

导

线

300米

静戴试验

水准

仪Ds3200

l台天津赛特测机有限公司

标

尺

5根笔记本电脑2台

【BM

数显裂纹观测仪

EL35—2550

1台

奠田

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lOmin。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

2008年第8期

33

各工况下的应力测试结果如表4．1和4．2所示。

表4．1工况I的应力测试结果表(单位：MPa)

＼＼工测趴

况T

实测值

理论值

＼

0台车

1台车

2台车

l台车

0台车

(2台车)

1

0

0．975

L723

1．203

0．585

1．562

1．47

3

01．7233．3802．177O．6181．484O0

325

04

0．5530．6t81．47

50

2．1L34．1602．3730520

l

44

6

0

0．650

L170

0．845

0．520

1．49

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。

表4．2工况II的应力测试结果表(单位：MPa)

＼≮况I

实测值

理论值

测点＼＼

0台车

1台车

2台车

1台车

0台车

(2台车)

10

0．195

O．813

0．260

O

O．5720．99

3

00．6t82．5030．7800．0651．424O0．1300．163

0．26001．6I

5O2．3085．2晒

2．7630．1301．91

6

0

0．975

1．755

L983

0．065

2．56

注：表中2号测点处应变片脱落，无测试数据。

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。

表4．3工况I挠度测试结果表

＼÷况

实测值

理论值

测点＼＼

o台车

1台车

2台车

1台事

。台车

(2台车)

O-o．438--(3．908--o．445—0．005—1．402O-o．887-1．800--o．941_0．016—1．983

O

—1．350

—2．7

一1．334

_0．019

-2．60

4O-1．588

电276

-1．615-o．032_3．19

为3．276mm，位于4号测点处，即第V片梁的梁底处，相应的位3．19ram，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。

表4．4工况II挠度测试结果表

＼工况实测值

测点＼

＼

理论值

0台车

1台车

2台车

1台车

0台车

(2台车)

0-o．538--2．8--(3．597--o．013-2．2620_0．94l一2．765-1．159--o．023-2．383O-1．342—2．843

-1．537-o．045-2．3

0

-1．602

吃963

—1

803

-o036

--2．26

移理论计算值为浅谈八东桥钻孑

L灌

注桩施工技术

玉艳丽

(广西壮族自治区钦州市交通局，广西钦州535000)

摘要：文章介绍广西浦北县八东桥钻孔灌注桩基础施工技术。关键词：八东桥；钻孔灌注桩；施工技术

广西浦北县八东桥为县道的桥梁，桥梁交角为90度，采用L=16米空心梁，共20跨320米，桥梁全长336米，桥面宽度为7m(行车道)+2×o．5m(人行道)，设计洪小频率11100。现将八东桥钻孔灌注桩主要施工技术叙述如下：

1主要概况

八东桥下部结构为基础为钻孔桩(桩径1．Sm)；双柱式桥墩，桥墩盖梁设横向防震挡块来防止落梁。桥台为柱式桥台。

2主要施工方法

场地质情况，可利用现场原状土直接造浆泥浆的作用主要有两个，一是作用在井孔壁形成一层泥皮，隔阻孔内外渗流，保护孔壁免于坍塌；二是起悬浮钻渣，使钻进正常进行。孔内水头要保持高出原地面，钻进过程中注意确保护筒内的水头，卵石层失水时，及时用膨润土掺锯末造浆补充水头。本立交桥工程地处市区，为防止泥浆或钻渣对周边环境造成污染，施工中在每个墩台位旁修筑泥浆循环池及沉淀池，并做好场内排水，完工后及时把泥浆和钻渣清理运至指定地点废弃，绝不能污染周边环境。

(2)钻进成孔

2．1施工工艺

钻孔灌注桩施工工序：现场整平一测量放样一孔口处理一钻机就位钻孔一清孔一验孔一钢筋笼制作及下放一灌注水下砼一桩头处理。

2．2主要施工方法

本桥的钻孔灌注桩，桩径全部为1．5米，桩长分布在10—20m之间，设计为支撑桩。

桥位处的地质特征为：水面宽，沙层厚，8一10米以下风化层，16米花岗岩。根据桥位处的地质特点，钻孑L采用冲击钻机。

2．2．1孔口处理

孔口处理的主要目的是固定桩位，引导钻头(锥)方向，隔离地面水免其流人井孔，保护孔口不坍塌，并保证孔内水位(泥浆)高出地下水或施工水位一定高度，形成静水压力(水头)，以保护孔壁免于坍塌等作用。鉴于本工程的特点。孔1：3处理采取埋设钢护筒，采用振动沉桩锤打人地层。钢护筒采用8=lOmm的钢板卷制，护筒直径比设计桩径大20em，制作长度为2米，埋入地层1．5m～1．7m，护筒顶宜高出地面30era一50cm。

2．2．2钻孔

钻孔灌注桩因其施工情况的特殊性，钻孔时可能遇到的不定因素较多，因此开钻前要做好充分的各项准备工作，并备有可靠的自发电备用系统。

①钻孔前，分析钻孔地质剖面图，以便按不同土层选用适当的钻头、钻进压力、钻进速度、泥浆和正反循环形式。

②钻机安装就位后，底座应平稳，在钻进和运行中不应产生位移及沉陷。

③钻孔时及时填写钻孔施工记录，交时由当班钻机班长交待钻机班长钻进情况及下一班应注意事项。

④钻孔作业分班连续进行。经常对钻孔泥浆进行试验，不合要求时，及时调整；随时捞取渣样，检查土层是否有变化，当土层变化时及时报监理工程师并记入记录表中，且与地质剖面图核

对。

根据本工程钻孔灌注桩的数量及工期要求，结合桥址处的地质状况及我公司拥有的钻机设备，本工程共进场普通回旋钻机或冲击钻机4台进行钻孔施工。

f1)钻孔泥浆及水头

钻孔泥浆主要由膨润土(粘土)、水和增添加剂组成。根据现

⑤因故停止钻进，孔口应加护盖。严禁钻头留在孔内，以防埋钻。

⑥钻孔过程中的钻渣处理：钻孔过程中所排出的钻渣直接排到泥浆循环系统里面，并有设备人员定时排渣存放。存放～定数量以后，运到环保指定的地方堆弃，确保不污染周边环境及现

场。

(3)钻孔常见故障及处理方法

①塌孔，基本表征是孔内施工过程中，孔内水位变化剧烈，孔口冒细密水泡，出渣量显著增加而不见进尺，钻机负荷显著增

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

综上所述，通过静载试验的应力一应变数据显示，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：

【11交通部公路科学研究所等．大跨径混凝土桥粱的试验方法【M】．北京：人

民交通出版社，1982．

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一15级的运营要求。

[219【0自明，桥梁工程检测手册【M】．人民交通出版社，2002．

[3】交通部公路规划设计院．公路旧桥承栽能力鉴定方法(试行)【M】．北京：人民交通出版社，1988．

【41谢志恒，张玉华，武娟．株洲湘江四桥部分斜拉桥静栽试验研究Ⅱ】．公路与汽运．2008，3．

[5】5葛新明等．大跨径混凝土桥梁成桥静载试验研究验研究Ⅱ】公路工程．

2008．33(1)．

2008年第8期