高速公路橋梁靜載試驗檢測技術分析

摘? 要：橋梁結構作為橋梁生命線工程，保證其結構安全使用是橋梁工程建設的重中之重。研究表明在車輛荷載和自然因素長期作用下，會導致橋梁結構損傷，使結構整體剛度下降，嚴重時甚至會出現局部或整體失穩等問題。為及時掌握橋梁健康狀態，必須定期對橋梁結構進行安全性檢測和評定。靜載試驗作為一種高效、靈活、精度高的檢測技術，目前在橋梁工程檢測中得到了廣泛應用。本文結合具體工程案例，對高速公路橋梁靜載試驗檢測技術要點進行分析與探討，以期為類似橋梁工程檢測提供借鑒。

關鍵詞：靜載試驗;工程概況;加載

中圖分類號：TU312? ?文獻標識碼：A? ?文章編號：2096-6903（2020）02-0000-00

1工程概況

本文以高速公路某橋梁工程為例，全長520 m，橋梁上部為簡支轉連續T梁結構，橋臺采用U型重力式擴大基礎，全橋橋墩數量16個，橋梁基礎設計為樁基礎。選擇橋墩最高的第4跨進行加載試驗。具體位置如表1所示。

2靜載試驗研究

2.1試驗加載車輛

靜載試驗采用載重汽車加載，按照橋梁設計荷載等級，以最不利荷載計算控制斷面處控制內力，并結合使用車輛技術參數，對等代加載荷載進行計算與控制[1]。

2.2試驗測試儀器

橋梁靜載試驗測試儀器主要包括2大類，即靜態應變儀和水準儀，根據實際情況，合理選擇設備儀器的規格型號和數量，保證儀器全部在標定有效期內，同時設備無故障，不影響測定結果的準確性。

2.3試驗測點布設

（1）應變測點。在試驗截面進行應力測點布設，共設測點14個，截面底緣測點8個，與底緣相距50 cm位置測點6個。

（2）撓度測點。在撓度測試位置L/4、L/2、 3L/4處橫向中線各設1個測點，共設測點9個[2]。

2.4靜力試驗荷載

靜載試驗前，需先計算分析在使用荷載作用下橋梁結構的荷載效應，一般采用專用橋梁計算分析程序進行計算。以4輛350 kN雙橋載重汽車為準施加靜力試驗荷載，根據規范要求，靜載試驗效率控制在0.95～1.05之間。經計算分析，本橋三個不同截面的試驗彎矩、設計彎矩和荷載效率系數如下：

（1）A-A截面，試驗彎矩為5481.4 kN·m，設計彎矩為5473.0 kN· m，荷載效率系數為1.00;

（2）B-B截面，試驗彎矩為-3932.5 kN·m，設計彎矩為-4159.0 kN·m，荷載效率系數為0.95;

（3）C-C截面，試驗彎矩為4608.4 kN·m，設計彎矩為4616.0 kN·m，荷載效率系數為1.00;

由此可見，本橋荷載效率系數在0.95～1.00之間，可滿足檢測規程要求。

2.5試驗加載程序

為避免損壞結構，采取逐步加載法進行試驗加載。當加載至最大荷載時，便可卸載至零級荷載。根據工程實際情況，可按以下流程（表2）進行加載與卸載。

2.6試驗測試方法及流程

混凝土應力/應變測試中，將120Ω混凝土應變片粘貼在試驗截面上，經各個位置補償點實現對環境溫度等因素的補償。采用靜態數據記錄系統和數據應變儀對應變進行分析，并自動采集存儲信息。采用高精密度水準儀、百分表等進行變形測試，梁體表面溫度、環境溫度等可采用紅外溫度測試儀進行測試。

為實時控制加載過程，確保橋梁結構安全，在整個試驗環節，及時換算出實測控制數據、應力、撓度等數據信息。并對比分析試驗設計值，通過兩者之間的比較，找出異同點，從而準確判定結構性能[3]。

靜力荷載試驗應力測試所需工具包括：應變片、計算機等。具體測試流程如圖1所示。

靜力荷載試驗撓度測試主要包括觀測數據、計算控制、數據處理。具體流程如圖2所示。

3靜載試驗檢測結果分析

3.1實測應變值

在橋梁結構工作狀態評定中，應變校驗系數η是測定橋梁承載力的主要指標之一，可按下式計算：

η=Se/Ss

其中，η表示應變校驗系數;

Ss表示試驗荷載作用下理論計算應變值;

Se表示試驗荷載作用下實測應變值;

橋梁結構形式不同，則應變校驗系數η也有所區別，通常情況下，η<1。當η值越小，則說明結構安全儲備越大。

通過該公式可知，在試驗荷載作用下，只有獲取實測應變值和理論計算值之后，才能確定校驗系數值η。不同截面下所得應變（με）實測值如下：

（1）A-A截面，距底緣50cm處，應變實測值為45;T梁底緣處，應變實測值為81;

（2）B-B截面，距底緣50cm處，應變實測值為-33;T梁底緣處，應變實測值為-61;

（3）A-A截面，距底緣50cm處，應變實測值為37;T梁底緣處，應變實測值為72。

經上式可知，在計算出試驗工況的理論應變計算值后，便可獲取本橋梁的校驗系數值η，以此對橋梁的工作狀態進行準確判定[4]。

3.2應變校驗系數值結果分析

通過一系列計算分析，可獲取試驗工況應變校驗系數值，如表3所示。由此可見，A-A截面T梁底緣校驗系數值η為0.68，A-A截面距梁底緣50 cm處的校驗系數值η為0.61，可滿足規范值（η<1），且處于中間范圍，表明A-A截面橋梁結構承載力較強，且橋梁結構工作狀態良好。

B-B截面T梁底緣校驗系數值η為0.97，A-A截面距梁底緣50 cm處的校驗系數值η為0.89，可滿足規范值（η<1），基本接近規范值，表明B-B截面橋梁結構材料強度下降，結構各部分連續性不足，剛度偏低 [5]。

C-C截面T梁底緣校驗系數值η為0.72，A-A截面距梁底緣50cm處的校驗系數值η為0.60，可滿足規范值（η<1），且處于中間范圍，表明A-A截面橋梁結構承載力較強，且橋梁結構工作狀態良好。

3.3撓度校驗系數值結果分析

經試驗分析，試驗工況撓度校驗系數值如下：

（1）截面A-A/B-B下，主要分析三個不同墩跨，每個墩跨選不同位置，具體情況如下：

1）7#～6#墩跨處，L/4位置，撓度實測值為-3.32，設計計算值為-4.10，校驗系數η為0.81;A截面位置，實測值為-4.71，設計計算值為-5.93，校驗系數η為0.79;3L/4位置，實測值-2.85，設計計算值為-3.95，校驗系數η為0.72。

2）6#～5#墩跨處，L/4位置，撓度實測值為1.38，設計計算值為2.19，校驗系數η為0.63;跨中位置，實測值為1.64，設計計算值為2.28，校驗系數η為0.72;3L/4位置，實測值0.82，設計計算值為1.21，校驗系數η為0.68。

3）5#～4#墩跨處，跨中位置，實測值為-0.48，設計計算值為-0.67，校驗系數η為0.72。

（2）截面C-C下，主要分析三個不同的墩跨，每個墩跨選不同位置，具體情況如下：

1）7#～6#墩跨處，L/4位置，撓度實測值為0.75，設計計算值為1.18，校驗系數η為0.64;A截面位置，實測值為1.36，設計計算值為1.84，校驗系數η為0.74;3L/4位置，實測值1.21，設計計算值為1.74，校驗系數η為0.70。

2）6#～5#墩跨處，L/4位置，撓度實測值為-2.17，設計計算值為-2.93，校驗系數η為0.74;跨中位置，實測值為-3.81，設計計算值為-4.67，校驗系數η為0.82;3L/4位置，實測值-2.27，設計計算值為-3.21，校驗系數η為0.71。

3）5#～4#墩跨處，跨中位置，實測值為1.42，設計計算值為1.92，校驗系數η為0.74。

由此可見，三個試驗工況下撓度校驗系數值基本在0.63～0.82之間，可滿足規范值（η<1），且η值不是很大，因此，可判定橋梁承載力較好，且橋梁結構工作狀態良好。

4結語

綜上所述，在行車荷載和自然因素的反復作用下，橋梁結構會發生不同程度的變化及損傷。由于結構損傷嚴重，部分橋梁已成為危橋，極易引發安全事故。 因此，必須做好橋梁承載力檢測工作，橋梁靜載試驗是對橋梁的一種科學評價方法，其可以掌握橋梁所有部件的實際受力情況[6]，準確判定橋梁的實際承載能力，并對橋梁的運行質量進行評估。同時，通過靜載試驗法，可為橋梁加固維修提供可靠依據。

參考文獻

[1] 韓幼紅.高速公路箱梁靜載試驗檢測技術研究[J].價值工程，2020，39（4）：142-143.

[2] 楊雷.高速公路箱梁靜載試驗檢測與分析[J].魅力中國，2017（34）：33-36.

[3] 李成善.高速公路箱梁靜載試驗檢測與分析[J].中國科技投資，2017（30）：56.

[4] 馬繼文.高速公路橋梁靜載試驗檢測技術探析[J].建筑工程技術與設計，2020（2）：1675.

[5] 苗蘭弟.高速公路箱梁靜載試驗檢測與分析[J].長春工程學院學報（自然科學版），2016，17（1）：34-39.

[6] 李鵬飛，楊溢，劉磊，等.某高速公路工程30 m預制小箱梁靜載試驗分析[J].公路工程，2014（2）：242-245.

收稿日期：2020-01-07

作者簡介：趙壯（1983—），女，河南南陽人，本科，工程師，研究方向：試驗檢測監理。