荷載試驗在連續鋼箱梁橋竣工驗收中的應用

李明亮

【摘? 要】隨著我國公路交通事業的大力發展，新建橋梁數量迅速猛增，本文介紹了荷載試驗的含義、目的、內容及過程，結合對太原市某新建三跨連續鋼箱梁橋靜載試驗成果進行分析，從而對橋梁竣工驗收做出客觀而準確的評定，并探討荷載試驗在連續鋼箱梁橋竣工驗收中的應用。

【關鍵詞】荷載試驗;連續鋼箱梁;竣工驗收;應用

引言

荷載試驗是橋梁竣工驗收時了解新建橋梁在荷載作用下的工作狀況，檢驗實際承載能力能否滿足設計要求的一種判定手段。測試橋梁結構控制截面及控制測點在試驗實際工況荷載作用下的應力和位移等內容，據此評價橋梁否滿足設計要求，為質量監督部門驗收提供依據。

1荷載試驗概述

荷載試驗目前是新建橋梁工程竣工驗收一種最直接、最有效的檢測方法，在新建橋梁投入運營之前，通常需要通過荷載試驗來測試橋梁各控制截面在試驗荷載作用下的應變和位移等內容，同時分析結構應變（或位移）校驗系數和相對殘余應變（或位移）等相關參數來判斷結構工作狀態是否滿足設計要求，為橋梁竣工驗收提供依據。本文主要探討靜載試驗在連續鋼箱梁橋竣工驗收中的應用。

2工程概況

該橋為一座三跨連續鋼箱梁橋，跨徑布置為30.0m+35.0m+30.0m。上部結構采用等高分離式雙箱連續鋼梁結構，鋼結構箱梁采用Q345qD鋼材，橋墩采用啞鈴型橋墩，P1、P4橋墩上方設置雙排四支座，P2、P3橋墩上方設置單排雙支座，支座均采用球形鋼支座，該橋橋面總寬為11.6m～9.0m，橋面兩側采用鋼板焊接成型的防撞護欄。該橋設計荷載為城-B級。為檢驗該橋施工質量，對該橋進行靜載試驗，為質量監督部門對該橋進行驗收提供資料。

3主要構件編號說明

為便于說明，對橋梁的主要構件進行編號，橋墩依次編號為P1～P4，2-1#箱梁表示第2跨由南向北數第1片箱梁。

4靜載試驗

4.1 上部結構基本信息

該橋跨徑布置為30.0m+35.0m+30.0m，鋼主梁采用Q345qD正交異性橋面板鋼箱梁，中心梁高2.0m，頂板與底板平行，梁頂寬11.6m～9.0m，箱梁兩側翼板寬為1.5m、底寬2.0m，箱梁兩側邊箱腹板間距4.6m～2.0m，腹板平行于箱梁中心線，箱梁間橫隔板采用實腹式形式。

4.2 試驗測試截面及測點布置

4.2.1 試驗測試截面布置

根據該橋的結構受力特點，本次試驗各跨測試截面位置。

4.2.2 試驗應變測點布置

測點應變測試采用振弦式應變采集儀配合振弦式應變計，1-1、2-2及3-3測試截面應變測點布置示意。

4.2.3 試驗撓度測點布置

撓度測試采用徠卡TS50自動巡檢全站儀配合徠卡L型棱鏡，1-1及2-2測試截面撓度測點布置示意。

4.2.4 支點變形測點布置

由于該橋自重較輕，在荷載試驗時，梁端可能出現翹起現象，因此，一個橋墩上橫向兩個支座可能出現一個支座脫空的現象。為檢驗該橋鋼箱梁在靜載試驗過程中是否出現上述現象，本次靜載試驗在各橋墩上方支座處梁底布置L型棱鏡，測試支座的壓縮變形量，以此判斷在試驗過程中橋墩上方支座是否出現脫空現象。

4.2.5 焊縫處應變測點布置

在主梁與橫梁焊接處，跨焊縫布設振弦式應變計，通過鋼弦應變計應變值變化來判別焊縫在試驗荷載下是否產生開裂。

4.3 試驗荷載

根據計算結果，本次采用4輛三軸載重車作為施加荷載。試驗車的相關技術參數和載重明細見表1。

4.4 靜載效率系數

由于該橋為新建橋梁，根據規范規定，應進行驗收性荷載試驗，故該橋靜載試驗效率系數取值應在0.85～1.05之間。

該橋設計荷載等級為城-B級，采用橋梁計算軟件建立該橋上部結構主梁模型進行計算分析。該橋上部結構主梁各測試截面靜載試驗效率系數見表2。

由上表可知，本次靜載試驗上部結構主梁各測試截面效率在0.95～1.00之間，均滿足規范規定的要求。

4.5 試驗加載方案

通過理論計算得到測試截面活載影響線，并由測試截面影響線按照荷載效應等效及最不利布載原則進行加載車載位布置。

1-1測試截面（東邊跨最大正彎矩）和3-3測試截面（中墩支點最大負彎矩）的加載位置;2-2測試截面（中跨跨中最大正彎矩）的加載位置。對每種工況均逐車分級加載，按圖中的標號順序依次加載。

4.6 試驗成果及分析

4.6.1 主梁應變實測值及校驗系數

試驗荷載作用下，1-1測試截面（東邊跨最大正彎矩）箱梁應變校驗系數為0.69～0.95;2-2測試截面（中跨跨中最大正彎矩）箱梁應變校驗系數為0.79～0.97;3-3測試截面（中墩支點最大負彎矩）箱梁應變校驗系數在0.72～1.00之間。試驗結果表明，各控制測點應變校驗系數均未超過1，表明該橋上部結構主梁當前能夠滿足設計城-B級荷載的正常使用要求。

4.6.2 主梁撓度實測值及校驗系數

試驗荷載作用下，1-1測試截面（東邊跨最大正彎矩）及2-2測試截面（中跨跨中最大正彎矩）箱梁撓度校驗系數為0.84～0.95，均小于1，表明該橋上部結構主梁當前能夠滿足設計城-B級荷載的正常使用要求。

4.6.3 結構相對殘余變形

試驗荷載作用下，邊跨箱梁最大正彎矩測試截面梁底應變測點的相對殘余變形為2.3%～7.4%，梁底撓度測點的相對殘余變位為3.2%和18.8%;中跨箱梁最大正彎矩測試截面梁底應變測點的相對殘余變形為3.6%～5.3%，梁底撓度測點的相對殘余變位為1.0%和4.0%;中支點最大負彎矩測試截面各測點應變相對殘余變形在0～8.2%之間，相對殘余應變（變位）滿足規范規定的相對殘余應變（變位）不宜大于20%的要求，表明該橋上部結構主梁彈性工作狀況較好。

4.6.4 支座豎向壓縮變形量測試

在試驗荷載作用下，未發現支座存在明顯翹曲現象，實測橋墩支座豎向最大壓縮變形為2.7mm;支座向上的最大相對變形（主梁上翹）為1.0mm，試驗進行過程中檢測人員對支座檢查未發現有脫空現象，支座仍處于受壓狀態，表明支座受力均正常。

4.6.5 焊縫處應變測試

在試驗荷載作用下，焊縫處振弦式應變計應變值無明顯突變，同時試驗進行過程中技術人員觀察主梁與橫梁錯臺焊縫未發現焊縫有開裂現象，表明焊縫受力性能較好。

4.7 靜載試驗結論

在試驗荷載作用下，連續箱梁應變測點校驗系數介于0.69～1.00之間，撓度測點校驗系數介于0.84～0.95之間，均小于1，表明實際工作狀況要好;連續箱梁應變測點相對殘余變形介于0～8.2%之間，梁底撓度測點的相對殘余變位介于1.0%～18.8%之間，均小于20%，表明該橋上部結構主梁彈性工作狀況較好。在各試驗工況下，支座未發現有脫空，支座處于受壓狀態，表明支座受力正常。在試驗荷載作用下，焊縫處振弦式應變計應變值無明顯突變，焊縫未發現有開裂現象，表明焊縫受力性能較好。

綜上所述，該橋在相當于設計荷載城-B級的試驗荷載作用下，上部結構各測試截面控制測點實測應變、撓度校驗系數均不大于1，主梁豎向剛度良好，滿足規范和設計要求，表明該橋能夠滿足設計城-B級荷載等級的安全使用要求。

結束語

總之，對于一些新建的橋梁，有必要通過實橋荷載試驗檢測來確定橋梁的實際承載能力，通過分析試驗結果來確定是否滿足設計要求，同時把試驗測試結果作為評定工程質量的主要資料，另外，新建橋梁竣工驗收荷載試驗可以幫助工程師們理解活荷載作用下的橋梁的正常使用和極限狀態行為驗證原來分析得到的有關荷載分布、應力水平和變形的假設。

參考文獻：

[1]JTG/T J21-01-2015.公路橋梁荷載試驗規程[S].

[2]CJJ/T 233-2015.城市橋梁檢測與評定技術規范[S].

[3]馬訊，王常青.淺談橋梁荷載試驗[J].山西建筑，2008.

[4]朱先祥.荷載試驗在橋梁檢測中的應用[J].公路交通科技，2008.

[5]徐岳.連續梁橋[M].人民交通出版社，2012.

[6]邵旭東.橋梁工程[M].人民交通出版社，2007.

（作者單位：上海同豐工程咨詢有限公司）