現(xiàn)代橋梁檢測(cè)靜載試驗(yàn)應(yīng)用效果及意義分析

邱 陽(yáng)

（中鐵十九局第三工程有限公司，遼寧沈陽(yáng) 110000）

1 橋梁檢測(cè)靜載試驗(yàn)應(yīng)用的目的和意義

1.1 為橋梁管理與維護(hù)提供依據(jù)

在對(duì)現(xiàn)代橋梁尤其是新建橋梁檢測(cè)中，通常采用靜載試驗(yàn)的方式來(lái)獲取相應(yīng)檢測(cè)數(shù)據(jù)，為橋梁質(zhì)量評(píng)定提供數(shù)據(jù)支持，為橋梁工程設(shè)計(jì)、橋梁管理與維護(hù)等方面提供重要依據(jù)，提升橋梁的安全性和可靠性，確保工程質(zhì)量[1]。在橋梁質(zhì)量檢測(cè)過(guò)程中，工作人員需要先確定檢測(cè)手段與檢測(cè)指標(biāo)，之后以橋梁建設(shè)要求為基礎(chǔ)開(kāi)展檢測(cè)工作。

1.2 檢測(cè)現(xiàn)役橋梁實(shí)際工作狀態(tài)

對(duì)于已經(jīng)使用較長(zhǎng)年限的橋梁，受當(dāng)時(shí)施工技術(shù)等方面限制，橋梁質(zhì)量一般不高，難以持續(xù)滿足現(xiàn)代交通發(fā)展的實(shí)際需求。必須對(duì)這些橋梁進(jìn)行靜載試驗(yàn)，以獲取真實(shí)承載能力以及具體工作狀況，為后續(xù)的橋梁改造工作提供依據(jù)。對(duì)于交通要道中的橋梁，要加大日常管理與維護(hù)力度，定期進(jìn)行靜載試驗(yàn)，及時(shí)掌握橋梁的真正承載能力。

2 橋梁檢測(cè)中靜載試驗(yàn)的主要內(nèi)容

2.1 合理確定橋梁結(jié)構(gòu)類型

橋梁檢測(cè)過(guò)程中，工作人員要對(duì)橋梁扭曲變形與側(cè)向撓度等方面的變化進(jìn)行綜合考慮，并據(jù)此快速確定結(jié)構(gòu)類型，將靜載試驗(yàn)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮出來(lái)。靜載試驗(yàn)對(duì)跨度設(shè)定方面的要求較高，這需要工作人員充分掌握測(cè)定點(diǎn)指標(biāo)，詳細(xì)觀察支座并對(duì)其下沉值進(jìn)行合理測(cè)定，以獲取最大變形值與最大撓度值[2]。需要注意的是，試驗(yàn)過(guò)程中，工作人員一定要對(duì)截面應(yīng)力進(jìn)行嚴(yán)格控制，充分分析撓度對(duì)縱向與橫向方面產(chǎn)生的影響。

2.2 及時(shí)記錄截面應(yīng)力

為獲得截面應(yīng)力最大值，工作人員要充分分析偏載特性，在設(shè)定高度的過(guò)程中，可在截面上部邊緣、下部邊緣、截面突變位置等處設(shè)置若干個(gè)測(cè)試點(diǎn)。同時(shí)，進(jìn)行模板設(shè)計(jì)時(shí)要合理評(píng)估應(yīng)力值，并根據(jù)截面形式變化加以有效應(yīng)用。

2.3 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)

橋梁檢測(cè)靜載試驗(yàn)的應(yīng)用，離不開(kāi)相關(guān)數(shù)據(jù)的支持，工作人員一定要完整收集所需數(shù)據(jù)。比如，在讀取與記錄千分表、百分表等儀表數(shù)據(jù)的過(guò)程中，可通過(guò)人工方式進(jìn)行讀取，并在相應(yīng)的表格中進(jìn)行準(zhǔn)確記錄。靜載試驗(yàn)中，可能會(huì)產(chǎn)生一些裂縫問(wèn)題。為充分保證設(shè)計(jì)要求，工作人員應(yīng)認(rèn)真觀察重點(diǎn)檢測(cè)部位。如果橋梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，應(yīng)記錄下裂縫長(zhǎng)度與寬度，并有效識(shí)別裂縫走向。

2.4 嚴(yán)格控制試驗(yàn)過(guò)程

靜載試驗(yàn)過(guò)程中，工作人員要嚴(yán)格監(jiān)管每一道流程，特別是對(duì)結(jié)構(gòu)控制點(diǎn)以及相對(duì)薄弱的重點(diǎn)部位，應(yīng)加大監(jiān)測(cè)力度，提高應(yīng)用指標(biāo)，以滿足實(shí)際應(yīng)力值需要。在設(shè)計(jì)殘余值時(shí)，工作人員應(yīng)合理對(duì)比彈性與變形值，并進(jìn)行有效控制。

在完成靜載試驗(yàn)后，工作人員還應(yīng)認(rèn)真分析各項(xiàng)目的值，并在范圍明確之后嚴(yán)格執(zhí)行。應(yīng)變系數(shù)的設(shè)定必須符合設(shè)計(jì)要求，工作人員應(yīng)認(rèn)真分析撓度殘余值，以確保符合設(shè)計(jì)要求，并據(jù)此對(duì)彈性變形的恢復(fù)能力進(jìn)行判斷。

3 橋梁檢測(cè)中靜載試驗(yàn)的具體應(yīng)用

以孤店子上跨橋工程為例，探討靜載試驗(yàn)在橋梁檢測(cè)中的應(yīng)用效果。該橋位于吉林市孤店子鎮(zhèn)，上跨長(zhǎng)吉城際鐵路、長(zhǎng)圖鐵路及地方鐵路專用線。橋長(zhǎng)605 m，橋跨度25 m，上部結(jié)構(gòu)為25 m后張預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁，下部結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土蓋梁、雙柱墩下接鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。

橋梁技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：①橋梁設(shè)計(jì)荷載，公路域級(jí)汽車(chē)荷載；②橋面寬度，凈11 m+20.5 m；③抗震設(shè)防烈度為7度；④土壤最大凍結(jié)深度1.92 m；⑤地質(zhì)情況為典型的粉砂土地基。

該橋梁工程竣工后，按照設(shè)計(jì)要求，應(yīng)對(duì)其設(shè)計(jì)質(zhì)量與施工質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，以保證橋梁工程的可靠性與穩(wěn)定性。檢測(cè)數(shù)據(jù)可以作為竣工驗(yàn)收的重要依據(jù)，并用于評(píng)價(jià)極限狀態(tài)下的橋梁性能及承載能力。

3.1 合理布置荷載

工作人員應(yīng)根據(jù)荷載施加原則以及荷載設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，采用合理的靜載布置方式，并確保布置方式的詳細(xì)程度與全面性，將橋梁結(jié)構(gòu)重點(diǎn)控制截面的具體受力情況有效反映出來(lái)。同時(shí)，所采用的荷載布置方式，必須滿足相關(guān)技術(shù)規(guī)范要求的荷載效率系數(shù)（即彎矩試驗(yàn)值和設(shè)計(jì)值的比值），并將該系數(shù)嚴(yán)格控制在0.9左右。

目前，商城縣雖然是國(guó)家級(jí)生態(tài)縣，但依然面臨生態(tài)保護(hù)和旅游開(kāi)發(fā)矛盾的問(wèn)題，因此必須樹(shù)立生態(tài)旅游理念，重視對(duì)人文自然環(huán)境的保護(hù)。在生態(tài)旅游理念的指導(dǎo)下，制定科學(xué)合理、可持續(xù)發(fā)展的旅游規(guī)劃，并依據(jù)這一規(guī)劃實(shí)現(xiàn)生態(tài)旅游管理。同時(shí)嚴(yán)格控制生態(tài)旅游區(qū)的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)容量，杜絕片面追求經(jīng)濟(jì)利益而忽視環(huán)境承受力的現(xiàn)象。景區(qū)要實(shí)施生態(tài)旅游管理，在環(huán)境允許的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)，使生態(tài)保護(hù)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展保持平衡。

靜載布置要求：①要將各荷載條件下不同部位具體受力狀況充分體現(xiàn)出來(lái)；②要將應(yīng)力集中部位的具體受力狀況充分反映出來(lái)；③要滿足既定標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.2 科學(xué)設(shè)置工況

工作人員按照以上靜載布置要求進(jìn)行工況設(shè)置。

（1）通過(guò)2臺(tái)試驗(yàn)加載車(chē)進(jìn)行加載操作，并將額定加載值分別控制為300 kN，先后進(jìn)行二次加載，然后逐級(jí)卸載到0。該工況是對(duì)橋孔車(chē)道中央部位進(jìn)行加載，中心線位置沒(méi)有進(jìn)行加載，屬于正載。

（2）通過(guò)2臺(tái)試驗(yàn)加載車(chē)進(jìn)行加載操作，并將額定加載值分別控制為300 kN，該工況是對(duì)橋梁中心線位置進(jìn)行加載，屬于偏載。

（3）通過(guò)4臺(tái)試驗(yàn)加載車(chē)進(jìn)行加載操作，2臺(tái)額定加載值為200 kN，另2臺(tái)額定加載值為300 kN。其中300 kN的試驗(yàn)加載車(chē)對(duì)車(chē)道中央位置進(jìn)行加載，200 kN的試驗(yàn)加載車(chē)對(duì)0號(hào)臺(tái)與2號(hào)臺(tái)進(jìn)行加載。該工況反映的是正常行車(chē)狀態(tài)，荷載分布較為均衡，屬于正載。

（4）通過(guò)4臺(tái)試驗(yàn)加載車(chē)進(jìn)行加載操作，2臺(tái)額定加載值為200 kN，另2臺(tái)額定加載值為300 kN。其中300 kN的試驗(yàn)加載車(chē)，分別對(duì)車(chē)道中央位置與中心線位置進(jìn)行加載，200 kN的試驗(yàn)加載車(chē)對(duì)0號(hào)臺(tái)與2號(hào)臺(tái)進(jìn)行加載。該工況反映的是正常行車(chē)狀態(tài)，荷載分布不夠均衡，屬于偏載。

因該橋梁通過(guò)車(chē)輛荷載進(jìn)行加載，因此在加載過(guò)程中要注意2個(gè)方面：①要確保全部加載車(chē)輛承重的準(zhǔn)確性，保證實(shí)際檢測(cè)值與計(jì)算值之間的偏差；②工作人員要盡可能采用與標(biāo)準(zhǔn)車(chē)一致的車(chē)輛進(jìn)行加載，并確保車(chē)軸距離以及計(jì)算值一樣。

3.3 有效控制加載時(shí)間

對(duì)于加載時(shí)間的控制方面，要符合線面幾點(diǎn)要求：①要盡可能降低溫度因素對(duì)加載結(jié)構(gòu)的影響，必要情況下可進(jìn)行一定補(bǔ)償；②加載時(shí)間為當(dāng)日22：00到翌日6：00；③通常情況下，當(dāng)荷載持續(xù)時(shí)間達(dá)到15 min后可以進(jìn)行觀測(cè)；④卸載之后，要在30 min后進(jìn)行殘余應(yīng)變與變形方面的觀測(cè)工作。

3.4 合理布置測(cè)點(diǎn)

3.5 嚴(yán)格控制加載過(guò)程

加載控制要點(diǎn)：①一定要根據(jù)設(shè)定好的程序進(jìn)行加載操作；②及時(shí)進(jìn)行記錄與匯報(bào)，實(shí)時(shí)把握結(jié)構(gòu)具體狀況，以判定其狀態(tài)的正常性；③安排專人在檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)一些薄弱部位進(jìn)行檢查，以對(duì)加載過(guò)程中的具體情況進(jìn)行判斷。

圖1 測(cè)點(diǎn)布置

如果產(chǎn)生下面幾種現(xiàn)象，工作人員要第一時(shí)間終止加載。①應(yīng)變瞬間大幅增加，或一些關(guān)鍵點(diǎn)產(chǎn)生問(wèn)題；②測(cè)點(diǎn)撓度或應(yīng)變超出許可范圍。③結(jié)構(gòu)裂縫顯著變大，或超限裂縫增多；④產(chǎn)生其他損壞，會(huì)影響到結(jié)構(gòu)使用及其承載能力。

4 靜載試驗(yàn)結(jié)果與分析

4.1 試驗(yàn)分析依據(jù)

（1）校核系數(shù)是實(shí)際檢測(cè)值與理論值的比值，主要用于對(duì)結(jié)構(gòu)承載能力及其具體工作狀態(tài)的評(píng)定方面。結(jié)構(gòu)校核系數(shù)必須約1。通常結(jié)構(gòu)校核系數(shù)較小的話，就表示結(jié)構(gòu)的安全儲(chǔ)備較大。若結(jié)構(gòu)校核系數(shù)較大，就表明結(jié)構(gòu)強(qiáng)度相對(duì)較低或結(jié)構(gòu)之間的連接性不足。

（2）若殘余應(yīng)變較小，表明被測(cè)結(jié)構(gòu)接近彈性狀態(tài)，而相關(guān)規(guī)范要求殘余應(yīng)變必須。若實(shí)際檢測(cè)的殘余應(yīng)變超過(guò)20%，就必須查明原因，在對(duì)其評(píng)價(jià)過(guò)程中，采取合理措施進(jìn)行處理。

4.2 分析靜載試驗(yàn)結(jié)果

（1）對(duì)應(yīng)變實(shí)際檢測(cè)值與理論值進(jìn)行對(duì)比分析。

（2）對(duì)實(shí)際檢測(cè)到的極限撓度進(jìn)行判定，看其是否滿足標(biāo)準(zhǔn)，并在準(zhǔn)確計(jì)算后，合理分析撓度與應(yīng)變的校核系數(shù)，以判斷其是否符合設(shè)計(jì)要求。

（3）對(duì)殘余撓度進(jìn)行判斷，看其是否滿足標(biāo)準(zhǔn)，并合理評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)的綜合性能。

從本次靜載試驗(yàn)獲知，該橋梁結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)性能指標(biāo)都符合要求，具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性與可靠性。

5 結(jié)束語(yǔ)

靜載試驗(yàn)的應(yīng)用不僅能夠有效提升橋梁檢測(cè)水平，還對(duì)橋梁安全維護(hù)等方面有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。因此，檢測(cè)人員應(yīng)深入了解橋梁檢測(cè)靜載試驗(yàn)的重要意義，充分把握橋梁檢測(cè)工作中靜載試驗(yàn)的主要內(nèi)容，從荷載布置、工況設(shè)置、加載時(shí)間、測(cè)點(diǎn)布置、加載控制等方面著手，有效保證靜載試驗(yàn)的順利完成，同時(shí)對(duì)靜載試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行合理分析，從而全面把握橋梁工程具體狀況。