靜載試驗在橋梁檢測中的應用

劉 畔

(河北省高速公路邢汾籌建處)

在橋梁處于改造養護的時期，為了保證橋梁工程的質量以及通行能力，對橋梁實行靜載試驗是最為直接有效的方法。橋梁的靜載試驗是將靜止的荷載作用在橋梁上的指定位置，然后對橋梁結構的靜力撓度、應力應變、裂縫等參量進行測試，從而對橋梁結構在荷載作用下的工作性能及使用能力作出評價。橋梁結構工作時所承受的荷載主要是靜力荷載(包括其自重和可看作靜力荷載的移動車輛荷載)，因此，靜載試驗作為橋梁結構試驗中最大量、最常見的基本試驗，成為了解結構性能的重要手段，在評價橋梁承載能力方面有非常重要的作用。

1 工程概況

洪梅鎮東海大橋位于天津市沿海高速公路沙望連接線上，原有公路損壞嚴重，行車條件惡劣，隨著本地區經濟迅速發展，交通量迅速增長，已不能適應經濟發展需要。因此，對此段公路進行改造養護，促進區域經濟發展，提高交通基礎設施，都具有重大的現實意義和社會效益。橋的上部構造為13×20m的預應力混凝土空心板梁結構，橋跨上部結構由9片空心板梁組成，橋面行車道寬度11m，兩車道雙向行車。設計荷載等級:汽車-超20級、掛車-120。

2 靜載試驗

2.1 試驗荷載

靜載試驗采用汽車車隊的加載方式。采用4輛30t自卸車的橋檢車。30t自卸車用裝載碎石作為壓重，經地磅稱重，滿載后總重30t，前軸重6t，中后軸重24t。自卸車及橋檢車車型的軸、輪距離尺寸詳見圖1。

2.2 荷載效率和載位布置

靜載試驗效率為

式中:Ss為靜載試驗荷載作用下控制截面內力計算值;s為控制荷載作用下控制截面內力計算值;μ為按規范采用的沖擊系數;ηq值可采用0.80～1.05。

圖1 檢測車尺寸

本次靜載試驗加載按照汽-超20級，掛-120計算。經過計算確定試驗荷載采用4輛單車重30t的三軸載重汽車充當，試驗跨荷載效率均介于0.85～0.98之間，滿足舊橋試驗規程的有關要求(表1)。

表1 靜力荷載試驗加載效率

2.3 荷載載位布置

本次試驗縱橋向按跨中截面彎矩和支座附近剪力的最不利位置布置，縱向布置如圖2、圖3所示;橫橋向采用四列車隊偏心布載，橫向布置如圖4、圖5所示。

圖2 試驗荷載縱向布置(跨中彎矩)

圖3 試驗荷載縱向布置(支座剪力)

圖4 偏心布載(彎矩、剪力)

圖5 中心布載(彎矩、剪力)

2.4 測點布置

(1)應力測試截面分別布置在第6跨的端部、跨中，每跨2個截面，在端部截面1#空心板梁的腹板外側布置三向應變花，在L/2截面每片空心板梁的梁底布置單向應變片。

(2)撓度測點布置在第6跨的跨中截面每片板梁相應的橋面位置。

2.5 加載控制和方式

靜力荷載試驗各加載工況實施程序如下:(1)初始狀態(靜力加載開始)→預加載→卸零;(2)零荷載→工況I→卸零;(3)零荷載→工況II→→卸零(靜力加載結束)。同時，為了防止結構加載意外損傷，每一加載試驗工況，分為兩級加載、一級卸零。

3 靜載試驗測試結果與分析

3.1 橋梁承載能力的評定方法

橋梁承載能力的評定用實測結構校驗系數來評定，為試驗的實測值與理論值的應力或撓度之比，它反映結構的實際工作狀態。

當ξ≤1時，說明理論計算偏于安全，結構尚有一定的安全儲備，這種情況說明橋梁結構的工作狀況良好。

3.2 各工況下的梁底應變測試

靜載試驗中所測得的空心板控制截面的應變值，均為加載后的應變增量，將理論計算所得的應變增量值與實測的應變增量值進行比較，其中應變值正值代表受拉，負號代表受壓。表2～表3列出各個工況實測正應力、主拉應力以及相應的理論計算值，通過比較分析可知，校驗系數介于0.54～0.95之間，實測值均小于計算值，說明結構現有承載能力能夠滿足汽-超20級、掛-120荷載等級要求。

表2 第6跨工況Ⅰ(中載)跨中截面正應力結果

表3 第6跨工況Ⅰ(偏載)跨中截面正應力結果

續表3

4.3 各工況下的撓度觀測

靜載試驗中所測得的空心板控制截面的應變值，均為加載后的應變增量，將理論計算所得的應變增量值與實測的應變增量值進行比較。在試驗荷載作用下量測的空心板的變形下撓時，用正號表示;變形上拱時，用負號表示，單位mm。通過布置在空心板橋面的測點，測得工況Ⅰ荷載作用下跨中截面各片空心板的撓度值。表4中列出左幅橋第6跨工況Ⅰ滿載作用下的實測撓度值和相應理論計算值。比較分析可知，校驗系數介于0.52～0.97之間，測點實測值均小于計算值，說明試驗橋跨結構豎向剛度能夠滿足汽-超20級、掛-120荷載等級要求。

表4 第6跨工況Ⅰ(中載)跨中截面撓度結果

5 結論

(1)各個工況實測正應力、主拉應力校驗系數介于0.54～0.95之間，實測值均小于計算值，說明結構現有承載能力能夠滿足汽-超20級、掛-120荷載等級要求。

(2)左幅橋第6跨工況Ⅰ滿載作用下的實測撓度校驗系數介于0.52～0.97之間，測點實測值均小于計算值，說明試驗橋跨結構豎向剛度能夠滿足汽-超20級、掛-120荷載等級要求。

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