高速公路箱梁靜載試驗檢測技術研究

付彩霞

摘要：為保證橋梁工程運行質量，滿足車輛通行需求，必須詳細檢測與判定橋梁運營狀態，真正掌握橋梁實際荷載能力，減少不必要的經濟損失。靜載試驗是評估橋梁質量最有效、最方便的一種檢測技術，通過靜載試驗，可以更直觀地測量橋梁各部件的受力情況，對橋梁存在的危險性進行定量和定性分析。

關鍵詞：高速公路;靜載試驗;工程概況

一、工程概況

某高速公路橋梁工程全長803m，橋跨組合：（1）南引橋：（3x25）+（4x25）+（3x25+18）=268m;（2）主橋：73+130+73=276m;（3）北引橋：（27+30+27）+（4x25）+（3x25）=259m。其中主橋長276m，為連續梁結構體系，墩頂設盆式支座，屬于全預應力構件。20.5m為主橋寬度，兩側為2.25x2m的人行道和欄桿，中間為行車道，為16m。本橋梁屬于雙向四車道，采用 C55混凝工作為主橋箱梁梁體結構。

本橋梁建成通車時間約6年，按照現行規范規定，應全面檢查橋梁的健康狀態、承載能力，為橋梁后期管理和養護提供可靠保障。此次橋梁檢測采用靜力荷載試驗方法，在一定荷載作用下，了解本橋梁重要位置的應變、變形情況，測定控制截面的應力分布規律，從而獲取橋梁結構的實際承載能力。

二、靜載試驗分析

（一）檢測設備準備

按照橋梁檢測項目內容，需提前配備檢測儀器設備，如精密水準儀、應變測量系統、回彈儀、應變片、振弦應變計等。按照國家規定，檢定所有設備的精度保證滿足規范要求。

（二）靜載試驗

（1）活載內力計算

本工程主橋為三跨全預應力連續梁結構，276m長，采用C55混凝工作為主橋箱梁梁體結構材料。據調查發現，本橋采用GKPZ（Ⅱ）抗震型盆式橡膠支座作為主橋支座，測試的主要項目包括三部分，即連續箱形梁橋跨結構的邊跨、中跨跨中最大正彎矩、支點最大負彎矩。

（2）加載程序

為避免結構意外損傷，獲取橋梁結構試驗荷載和變位、應力關系的連續性，需按照逐級加載的方式進行靜力荷載試驗，待加載至最大荷載后，在卸載到“0”。在確定加載位置和加載工況時，在滿足試驗荷載效率的前提下，要盡量減少加載車輛數量，并對加載工況進一步簡化，減短試驗時間。

（3）靜載試驗加載概況

本工程試驗荷載以重載車為準，采用三級加載和1級卸載的方式用于跨中正彎矩工況，采用四級加載和1級卸載用于墩頂負彎矩工況。試驗加載程序如下：

第一，待加載車輛過磅稱重之后，便可在橋外停放，需在2%以內控制稱重結果和計算試驗荷載值之間的偏差。

第二，加載前，待準備工作完成后，便可調節所有測量儀表讀數，為“0”，并做第一次空載讀數。

第三，分階段、分級進行試驗加載。

第四，待各級汽車荷載駛入指定區域就位之后，穩定15min，需對第一次加載后的讀數進行準確記錄，10min后，再次進行第二次加載讀數記錄，相比所讀數值，保證兩次讀數差小于其5%，以此確保結構變化穩定。

第五，若出現下面任何一種情況，均需停止加載。如下：①相比計算值，控制測點應力或內力值大于該值時，需終止加載;②控制測點變位，相比設計允許值，豎向撓度等大于該值，需終止加載;③若結構構件已發生局部損壞或受力損傷，將對橋梁承載力等造成不利影響，因此，需終止加載。

（4）加載具體位置

第一，對中跨跨中（A-A截面）?？缰性囼灲孛嬲龔澗刈畲筇帪锳-A截面。分別進行三級加載和1級卸載。加載時，第一級沿試驗跨橋面布設4輛40t加載重車;第二級沿試驗跨橋面布設8輛40t加載重車;第三級沿試驗跨橋面布設10輛40t加載重車。卸載時，從試驗橋跨撤離所有加載車輛。

第二，對支座（B-B截面）。跨中試驗截面負彎矩最大處為B-B截面。分別進行四級加載和1級卸載。加載時，第一級沿試驗跨橋面布設4輛40t加載重車;第二級沿試驗跨橋面布設8輛40t加載重車;第三級沿試驗跨橋面布設10輛40t加載重車。第四級沿試驗跨橋面布設14輛40t加載重車。卸載時，從試驗橋跨撤離所有加載車輛。

第三，邊跨控制截面（C-C截面）。邊跨控制試驗截面正彎矩最大處為C-C截面，分別進行三級加載和1級卸載。加載時，第一級沿試驗跨橋面布設4輛40t加載重車;第二級沿試驗跨橋面布設6輛40t加載重車;第三級沿試驗跨橋面布設8輛40t加載重車。卸載時，從試驗橋跨撤離所有加載車輛。

（5）試驗荷載及加載效率

按照相關規范要求，根據荷載效率，進行橋梁靜力試驗的最大荷載計算，公式如下：

η=St/Sd（1+μ）

其中，靜力荷載效率可由η表示;

試驗荷載作用下，檢測部位變形或內力的計算值可由St表示;

設計標準荷載作用下，檢測部位變形或內力的計算值可由Sd表示;

設計取用的動力系數可由1+μ表示。

根據要求，0.95～1.05之間為η值范圍，結合Midas/Civil橋梁分析軟件，按照上述加載、卸載方式，可獲取表1的各控制截面荷載效應（彎矩）情況。

由表1可見，荷載效率η范圍為0.97～1.05，可滿足0.95～1.05的規范值要求。

（三）測點布置

第一，撓度測點布設。沿縱向將撓度測點分布橋梁測試跨橋面的跨中、支點和L/4部位。在橋面鋪裝層上利用螺釘固定測點，采用二等水準儀測量主梁結構豎向變形，0.1mm為水準測量精度。本工程以N3型精密水準儀為準，在測試橋跨外設基準點。

第二，應變測點布設。采取外貼應變片等測量截面應力（應變），此次主要采用應變采集模塊+DH3819采集系統進行應變數據采集，并輔助DT85G與弦式應變計。本工程共設33個應變測量傳感器。

三、測試結果及分析

（一）八八截面

第一，撓度測試結果分析。試驗荷載下通過對比各撓度的理論撓度值和實測撓度值，可得0.75～1.02為各中跨測點的實測彈性撓度值和理論計算撓度值之間的比值，即校驗系數，該比值可滿足規范要求。由此說明，本橋梁結構具有良好的荷載一變形性能，橋梁結構靜力剛度符合規范規定。

第二，應變測試結果分析。各級試驗荷載工況作用下，可獲取0.80～0.95為各應變測點的實測應變值和對應的理論計算值的比值，即校驗系數，可滿足規范要求。說明相比理論狀況，本橋梁的實際狀況較好。

（二）B-B截面

第一，應變測試結果分析。各級試驗荷載工況作用下，可獲取0.76～0.88為各應變測點的實測應變值和對應的理論計算值的比值，即校驗系數，可滿足規范要求。說明相比理論狀況，本橋梁的實際狀況較好。

第二，殘余變形。試驗結束前觀測了橋跨的殘余變形情況，發現-24με為最大應變值，-2με為相應的殘余應變值。0.08為殘余應變和最大應變的比值，相比試驗規范的0.20，殘余變形值可滿足規范要求。由此說明，當橋梁卸載之后，結構位移可以很快恢復，相比其他受彎構件，橋跨結構彈性恢復速度正常，橋跨結構彈性反應性能良好，符合相關規定。

（三）C-C截面

第一，撓度測試結果分析。試驗荷載載位作用下，0.81～0.96為各測點實測彈性撓度值和理論計算撓度值的比值，即校驗系數，可滿足相關規定。說明本橋梁結構具有良好的荷載變形性能，其靜力剛度可達到規定要求。

第二，應變測試結果分析。各級試驗荷載工況作用下，0.85～0.99為各應變測點實測應變值和對應的理論計算值的比值，可滿足要求。

四、結束語

綜上所述，隨著經濟的迅速發展，我國橋梁事業也取得了顯著的成績。大量新材料、新工藝、新設備廣泛用于橋梁建設。在推進橋梁工程建設行業快速發展的同時，也帶來了很多新的問題，尤其是橋梁結構理論、設計、施工等方面。而橋梁結構檢測技術的進一步發展，為判斷橋梁結構承載力、使用性能等提供了可靠的依據。因此，必須重視靜載試驗在橋梁檢測中的應用效果，提高檢測技術水平，推進我國橋梁事業可持續發展。

參考文獻：

[1]李波.高速公路箱梁靜載試驗檢測技術研究[J].百科論壇電子雜志，2018（14）：175.