荷載試驗在下承式系桿拱橋橋梁檢測中的應用

徐列能

【摘 ?要】我國近年來公路交通事業發展快速，各色橋梁瘋速建設并投入使用，已成為橋梁大國。本文闡述了荷載試驗的含義、目的、內容及過程，結合對洛陽市某3跨下承式系桿拱橋靜載試驗成果進行分析，從而客觀而準確的評定上部結構是否滿足原設計荷載的正常使用要求，并探討荷載試驗在下承式系桿拱橋中的應用。

【關鍵詞】荷載試驗;系桿拱;橋梁檢測;應用

引言

近年來隨著橋梁的使用荷載增加、周邊環境的變化、設計的缺陷和施工質量缺陷等作用，橋梁性能逐漸降低，其中部分橋梁適用性不足，已不滿足日常使用要求，甚至出現重大事故。橋梁性能、承載能力和適應性等問題，已被世界各國所重視。為了橋梁運營中的安全，通過對橋梁進行試驗，為后續橋梁養護管理和維修加固提供重要數據。

1荷載試驗概述

橋梁在投入使用一段時間后，應對其進行荷載試驗。荷載試驗是橋梁檢測中一種科學、有效、直觀的檢測方法。通過對橋梁各主要控制斷面的應變及撓度測試，分析各控制斷面相應校驗系數，客觀判斷結構是否滿足原設計要求。

2工程概況

該橋為一座東西走向的三跨簡支下承式系桿拱橋，橋梁全長230.0m，跨徑組合為3×72.0m，矢跨比為1/6，上部結構每跨均由主拱和縱、橫梁+橋面板組成，主拱由2道鋼管混凝土拱肋和2道橫撐及4道風撐組成。每榀拱肋各設有13根吊桿，橋面總寬為22.5m。該橋設計荷載等級為公路-Ⅰ級。

3主要構件編號說明

編號規則均由東向西（或由北向南）依次編號。

4靜載試驗

4.1 上部結構基本信息

該橋為一座東西走向的三跨簡支下承式系桿拱橋，橋梁全長230.0m，跨徑組合為3×72.0m，矢跨比為1/6，上部結構每跨由主拱和縱、橫梁+橋面板組成，主拱由2道鋼管混凝土拱肋和2道橫撐及4道風撐組成。每榀拱肋各設有13根吊桿，全橋共有78根吊桿。

4.2 試驗測試截面及測點布置

4.2.1 試驗測試截面布置

根據結構受力特點，此次試驗測試截面位置如圖1所示。

1-1斷面（應變測試）：最大負彎矩斷面（拱腳）

2-2斷面（應變及撓度測試）：1/4L最大正、負彎矩斷面（主拱肋）

3-3斷面（應變及撓度測試）：最大正彎矩斷面（拱頂）

4-4斷面（撓度測試）：3/4L斷面（主拱肋）

5-5斷面（應變及撓度測試）：1/4L最大正、負彎矩斷面（縱梁）

6-6斷面（應變及撓度測試）：最大正彎矩斷面（縱梁）

7-7斷面（撓度測試）：3/4L斷面（縱梁）

8-8斷面（索力測試）：索力最大增量

9-9斷面（應變及撓度測試）：最大正彎矩斷面（中橫梁）

10-10斷面（應變及撓度測試）：最大正彎矩斷面（橋面板）

4.2.2 試驗應變和撓度測點布置

應變測試采用振弦式應變采集儀和振弦式應變計，撓度測試采用徠卡TS50全站儀小棱鏡，1-1、2-2、3-3、5-5、6-6、9-9和10-10測試截面應變測點布置示意見圖2。

4.3 試驗荷載

本次試驗采用6輛三軸貨車作為施加荷載。試驗車相關技術參數明細見表1。

4.4 靜載效率系數

依據相關規范可知，靜載試驗荷載效率系數宜介于0.95～1.05之間。各控制斷面靜載試驗效率見表2。

本次靜載試驗上部結構主梁各測試截面效率在0.95～1.05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，按最不利布載原則進行加載，對各工況應逐車分級加載。

4.6 試驗成果及分析

4.6.1 主梁應變實測值及校驗系數

在試驗荷載作用下，各控制斷面的應變校驗系數在0.22～0.66之間，均滿足規范規定的校驗系數小于1，表明上部結構當前能夠滿足設計公路-Ⅰ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

在試驗荷載作用下，各控制斷面位移校驗系數在0.42～0.59之間，均滿足規范規定的校驗系數不大于1，表明上部結構能夠滿足設計公路-Ⅰ級荷載的正常使用要求。

4.6.3、試驗荷載作用下吊桿力實測值及校驗系數

在試驗荷載作用下，實測吊桿力增量校驗系數在0.82～0.88之間，滿足規范要求。

4.6.4 結構相對殘余變形

在試驗荷載作用下，各控制斷面應變相對殘余變形在0～11.8%之間，撓度相對殘余變形在0～5.7%之間，均小于規范規定的應力（應變）及撓度相對殘余變形容許值20.0%，表明上部結構彈性工作狀況良好。

4.7 靜載試驗結論

1、在試驗荷載作用下，各控制斷面的應變校驗系數在0.22～0.66之間，均滿足規范規定的校驗系數小于1，表明上部結構當前能夠滿足設計公路-Ⅰ級荷載的正常使用要求。

2、在試驗荷載作用下，各控制斷面位移校驗系數在0.42～0.59之間，均滿足規范規定的校驗系數不大于1，表明上部結構能夠滿足設計公路-Ⅰ級荷載的正常使用要求。

3、在試驗荷載作用下，實測吊桿力增量校驗系數在0.82～0.88之間，滿足規范要求。

4、在試驗荷載作用下，各控制斷面應變相對殘余變形在0～11.8%之間，撓度相對殘余變形在0～5.7%之間，均小于規范規定的應力（應變）及撓度相對殘余變形容許值20.0%，表明上部結構彈性工作狀況良好。

綜上檢測結果可知，該橋上部結構能夠滿足原設計公路-Ⅰ級荷載的正常使用要求。

結束語

橋梁在運營一段時間后，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。荷載試驗測試結果可作為評定工程質量的主要資料，橋梁試驗檢測的開展，具有十分重要的意義。

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（作者單位：上海同豐工程咨詢有限公司）