静载试验在桥梁检测中的应用

刘 畔

(河北省高速公路邢汾筹建处)

在桥梁处于改造养护的时期，为了保证桥梁工程的质量以及通行能力，对桥梁实行静载试验是最为直接有效的方法。桥梁的静载试验是将静止的荷载作用在桥梁上的指定位置，然后对桥梁结构的静力挠度、应力应变、裂缝等参量进行测试，从而对桥梁结构在荷载作用下的工作性能及使用能力作出评价。桥梁结构工作时所承受的荷载主要是静力荷载(包括其自重和可看作静力荷载的移动车辆荷载)，因此，静载试验作为桥梁结构试验中最大量、最常见的基本试验，成为了解结构性能的重要手段，在评价桥梁承载能力方面有非常重要的作用。

1 工程概况

洪梅镇东海大桥位于天津市沿海高速公路沙望连接线上，原有公路损坏严重，行车条件恶劣，随着本地区经济迅速发展，交通量迅速增长，已不能适应经济发展需要。因此，对此段公路进行改造养护，促进区域经济发展，提高交通基础设施，都具有重大的现实意义和社会效益。桥的上部构造为13×20m的预应力混凝土空心板梁结构，桥跨上部结构由9片空心板梁组成，桥面行车道宽度11m，两车道双向行车。设计荷载等级:汽车-超20级、挂车-120。

2 静载试验

2.1 试验荷载

静载试验采用汽车车队的加载方式。采用4辆30t自卸车的桥检车。30t自卸车用装载碎石作为压重，经地磅称重，满载后总重30t，前轴重6t，中后轴重24t。自卸车及桥检车车型的轴、轮距离尺寸详见图1。

2.2 荷载效率和载位布置

静载试验效率为

式中:Ss为静载试验荷载作用下控制截面内力计算值;s为控制荷载作用下控制截面内力计算值;μ为按规范采用的冲击系数;ηq值可采用0.80～1.05。

图1 检测车尺寸

本次静载试验加载按照汽-超20级，挂-120计算。经过计算确定试验荷载采用4辆单车重30t的三轴载重汽车充当，试验跨荷载效率均介于0.85～0.98之间，满足旧桥试验规程的有关要求(表1)。

表1 静力荷载试验加载效率

2.3 荷载载位布置

本次试验纵桥向按跨中截面弯矩和支座附近剪力的最不利位置布置，纵向布置如图2、图3所示;横桥向采用四列车队偏心布载，横向布置如图4、图5所示。

图2 试验荷载纵向布置(跨中弯矩)

图3 试验荷载纵向布置(支座剪力)

图4 偏心布载(弯矩、剪力)

图5 中心布载(弯矩、剪力)

2.4 测点布置

(1)应力测试截面分别布置在第6跨的端部、跨中，每跨2个截面，在端部截面1#空心板梁的腹板外侧布置三向应变花，在L/2截面每片空心板梁的梁底布置单向应变片。

(2)挠度测点布置在第6跨的跨中截面每片板梁相应的桥面位置。

2.5 加载控制和方式

静力荷载试验各加载工况实施程序如下:(1)初始状态(静力加载开始)→预加载→卸零;(2)零荷载→工况I→卸零;(3)零荷载→工况II→→卸零(静力加载结束)。同时，为了防止结构加载意外损伤，每一加载试验工况，分为两级加载、一级卸零。

3 静载试验测试结果与分析

3.1 桥梁承载能力的评定方法

桥梁承载能力的评定用实测结构校验系数来评定，为试验的实测值与理论值的应力或挠度之比，它反映结构的实际工作状态。

当ξ≤1时，说明理论计算偏于安全，结构尚有一定的安全储备，这种情况说明桥梁结构的工作状况良好。

3.2 各工况下的梁底应变测试

静载试验中所测得的空心板控制截面的应变值，均为加载后的应变增量，将理论计算所得的应变增量值与实测的应变增量值进行比较，其中应变值正值代表受拉，负号代表受压。表2～表3列出各个工况实测正应力、主拉应力以及相应的理论计算值，通过比较分析可知，校验系数介于0.54～0.95之间，实测值均小于计算值，说明结构现有承载能力能够满足汽-超20级、挂-120荷载等级要求。

表2 第6跨工况Ⅰ(中载)跨中截面正应力结果

表3 第6跨工况Ⅰ(偏载)跨中截面正应力结果

续表3

4.3 各工况下的挠度观测

静载试验中所测得的空心板控制截面的应变值，均为加载后的应变增量，将理论计算所得的应变增量值与实测的应变增量值进行比较。在试验荷载作用下量测的空心板的变形下挠时，用正号表示;变形上拱时，用负号表示，单位mm。通过布置在空心板桥面的测点，测得工况Ⅰ荷载作用下跨中截面各片空心板的挠度值。表4中列出左幅桥第6跨工况Ⅰ满载作用下的实测挠度值和相应理论计算值。比较分析可知，校验系数介于0.52～0.97之间，测点实测值均小于计算值，说明试验桥跨结构竖向刚度能够满足汽-超20级、挂-120荷载等级要求。

表4 第6跨工况Ⅰ(中载)跨中截面挠度结果

5 结论

(1)各个工况实测正应力、主拉应力校验系数介于0.54～0.95之间，实测值均小于计算值，说明结构现有承载能力能够满足汽-超20级、挂-120荷载等级要求。

(2)左幅桥第6跨工况Ⅰ满载作用下的实测挠度校验系数介于0.52～0.97之间，测点实测值均小于计算值，说明试验桥跨结构竖向刚度能够满足汽-超20级、挂-120荷载等级要求。

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