橋梁靜力荷載試驗技術應用研究

賀忠山

(貴州省交通建設工程檢測中心有限責任公司)

公路交通事業快速發展，交通運輸日益繁忙，對橋梁的使用性能提出了更高要求。作為一項在橋梁安全檢測中十分重要的工作，橋梁靜力載荷試驗技術能夠直接測試出橋梁結構中的靜應變、靜位移和裂縫等，并能夠根據這些情況對橋梁的實際承載能力進行評估。橋梁靜力載荷實驗技術的試驗目的是為了判斷橋梁能否滿足設計標準和使用要求，同時檢驗橋梁結構設計是否合理，并能夠在工程實踐中逐漸積累科學技術資料，不斷的充實和完善橋梁計算理論和施工技術。這種技術的直觀性特別適合于一些缺乏詳細設計資料、結構受力不詳或者理論計算復雜的情況，對于檢驗和計算結果判斷出的橋梁承載能力有疑問時都可以采用橋梁靜力載荷試驗方法進行測定。

1 公路橋梁靜力載荷試驗檢測工作內容和意義

公路橋梁靜力載荷試驗是對公路橋梁性能的檢驗，需要從多個角度和參數出發，從公路整體結構性能和各個構架部件的工作性能以及存在的不足進行全面完善的檢測試驗和判斷。這些工作中最重要的是橋梁承載能力的檢測和評定，需要檢測的參數有強度、剛度、抗裂性等。檢測過程包括承載能力檢測和承載能力評價兩部分。通常情況下只有發生以下幾種情況之后才會進行橋梁靜力載荷試驗。

橋梁建設等級和要求非常高。這種超出常規要求標準的標準很難通過常規的方法進行保證，而靜力載荷試驗則能夠滿足要求;

橋梁建設規劃用途中有大量的長時間超重車輛通行，這種情況需要考慮橋梁的安全性，為了保障安全性需要進行靜力載荷試驗;

橋梁建設過程中使用新工藝或采用新材料的情況。

對橋梁進行全面普查，及時發現缺陷，分析缺陷性分析缺陷對橋梁安全性的影響程度。

通過橋梁抽檢跨靜力載荷試驗能夠了解抽檢跨結構當前的實際受力情況，評定橋梁的工作性能和承載能力;

通過橋梁抽檢跨靜力載荷試驗抽檢跨結構當前實際受力狀況和工作性能，為以后的維修養護提供依據。

2 靜荷載作用下的橋梁結構驗算

明確試驗結構后首先進行理論分析，根據設計圖紙和設計規范進行橋梁結構內力的計算，確定各個控制面位置和控制截面最不利載荷內力，為測試截面選取和加載方案提供依據。通常橋梁結構材料和理論組成材料存在差別，進行計算需要進行模型的簡化，確保理論結果和實際結果之間盡可能的相近，同時還要合理的選取邊界條件，選擇合適的材料參數。由于計算工作十分復雜，我們在實際工程的理論計算中應用了結構分析軟件Midas Civil 2011。

加載方案。根據不同情況需對橋梁的加載進行分級。前期工作不充分，準備工作不足時需要盡量增加加載分級，如果遭遇條件限制加載分級較少可以每級加載時讓車輛緩緩駛入預訂加載位置，實時對應變、撓度等參數進行監控，保證試驗的安全。分級加載之后最好也能夠分級卸載，加載時間最好是在夜間，要求能夠盡量減少溫度變化對鏡在試驗的影響，白晝溫差較小時也可以進行。

加載方案最重要的工作就是根據橋梁現有狀況進行結構分析計算，嚴格控制加載總量，保障橋梁安全，同時也要保障能夠得到完整的實驗數據，包括橋梁的應變和應力分布情況，以便于后續對橋梁安全性和承載能力的評定。一般而言，新建橋梁荷載效率系數為0.8～1.05，對于舊橋則需要根據《公路舊橋承載力評定方法》進行確定。

觀測方案。確定觀測方法需要根據試驗方案提供客觀條件和加載程序確定。

位移測量。位移測量主要有兩個類型的方法，一種是直接接觸式，有機械測量法和電測法，通過各種測量機械進行測量，包括撓度計、百分表和位移傳感器等;另一種是非接觸式，采用光學測量儀器和攝影經緯儀、立體坐標儀等。

應變測量。在確定了試驗橋跨控制截面后，在控制截面出布置應變測點，在各測點上粘貼電阻應變片。電阻應變片的測試方向與測試截面的主要受力方向一致。

裂縫觀測。裂縫觀測主要依靠裂縫寬度檢測儀器進行檢測。

3 靜力載荷試驗工程實例

某大橋全長211.38 m，上部構造采用55 m+100 m+55 m混凝土T型剛構，施工方式采用懸臂施工。主橋上部采用預應力混凝土T型剛構，主墩采用雙薄壁空心墩，基礎采用(挖)鉆孔灌注群樁基礎。

本次試驗研究對象為某大橋主橋主跨，本次載荷試驗選用橋梁檢測車提供的檢測平臺依據外觀檢查結果和試驗安全規程進行靜力載荷試驗。

結構內力計算。運用Midas Civil計算軟件模擬橋梁右幅結構內力分析計算。通過模擬分析后對結果進行篩選，定出該橋不利受力截面，參考相似橋梁使用過程中進行外觀檢查時發現的問題，確定本次試驗的試驗控制截面。通過軟件進行計算后得出控制截面設計載荷作用下最大撓度和最大內力并繪制截面的撓度影響曲線以及內力影響曲線，同時計算控制截面信息和試驗載荷下的最大彎矩，記錄整理見表1、表 2。

表1 大橋控制截面內力計算值

表2 大橋控制截面設計荷載作用下應力計算

4 結束語

通過試驗數據與理論計算的比較，得出控制截面的應力校驗系數為0.70～0.82，撓度校驗系數為0.53～0.76，說明在實際加載作用下橋梁的承載能力滿足設計要求。綜上所述，能夠通過試驗直觀的了解到橋梁結構承載能力情況，能夠確定橋梁結構的安全性，為橋梁的使用、維修和養護等提供理論基礎。

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