淺析橋梁靜載試驗檢測技術

肖 宇，孫 斌，謝常青

(湖南省水運建設投資集團有限公司，湖南 長沙 410011)

1 實驗準備

湘江土谷塘航電樞紐工程壩頂工作便橋，0#橋墩為泄水閘閘墩編號；橋跨布置從右岸至左岸為：1723+110.51+123+321+319.5 m橋面連續(xù)小箱梁，荷載設計為公路-II級。湘江土谷塘航電樞紐工程壩頂工作便橋橋長547.95 m，墻式護欄寬為0.5 m，行車道寬為4 m，橋面設置雙向2%橫坡。

1.1 試驗跨的選取

一般來說，靜載試驗為達到理想的試驗效果，起到檢測橋梁結構實效的目的，要進行試驗跨的選取。選取試驗跨一般遵循的原則如下：按照橋梁靜載試驗的相關規(guī)范或規(guī)定，一般選擇受力最不利的橋跨進行試驗，這樣可以更加準確的判斷橋梁結構性能。這樣的橋梁靜載試驗，可以準確反映出試驗橋梁結構的安全狀況，同時也可以避免超過規(guī)范中設定的容許值，對橋梁不會造成新的損傷。

根據(jù)以上選跨原則選取該橋第12#跨及第17#跨為該項目試驗跨。

1.2 試驗測點布置

受檢測的壩頂工作便橋為簡支梁結構，擬測定其跨中截面的截面應力和支點截面、1/4截面、跨中截面的撓度。

1.3 試驗工況

結合簡支梁橋的受力和變形特點，選取跨中截面作為該橋的主要控制截面。壩頂工作便橋及倒車平臺靜載試驗工況如表1。

表1 壩頂工作便橋及倒車平臺靜載試驗工況

1.4 荷載效率

(1)理論分析

壩頂工作便橋理論計算按照國家、行業(yè)等制定的相關規(guī)范、標準，結合提供的橋梁設計圖，建立相關計算模型，進行試驗工況的荷載計算，同時也是荷載計算不可或缺的依據(jù)和資料。

試驗主要采用有限元分析的方法完成靜載試驗理論計算。理論計算分析主要內(nèi)容如下。

①首先利用數(shù)值模擬軟件建立測試橋梁的計算模型；②然后要根據(jù)試驗跨選取原則，分析確定試驗工況、橋跨截面、加載工況等相關內(nèi)容；③再根據(jù)規(guī)程規(guī)范計算試驗橋梁的動力特性；④最后再根據(jù)規(guī)范中的計算公式算得相應的理論數(shù)據(jù)，與試驗數(shù)據(jù)進行對比，得到最后的試驗結論。

(2)靜載試驗荷載效率

依據(jù)《公路橋梁荷載試驗規(guī)程》計算的靜力荷載試驗效率一般在0.85～1.05之間。

新課程標準強調(diào)英語教學評價應注重促進學生素質(zhì)的全面發(fā)展。形成性評價的重點是學生的學習過程的具體表現(xiàn)。形成性評估強調(diào)，“評價最重要的目的不是證明，而是改進”。[2]教師可以根據(jù)教學結果改變教學計劃。它包括學生學習和教師教學的反饋，評價的形成是動態(tài)的、實時的。其評價方法具有很大的靈活性，給教師留下了很大的創(chuàng)作空間。形成性評價的概念要付諸實踐，就必須制訂一個比較完整、合理的評價標準。教學模式必須要有與之相對應的評價模式才能順利進行。教師在教學過程中應給予學生更多的關注，及時評價反饋，不能僅僅依靠學習成績的評價，要多種評價模式綜合應用。

式中：ηq為靜力試驗荷載效率，μ為沖擊系數(shù)值，S為最不利效應計算值，Sstats為最大計算效應值。

根據(jù)兩個試驗工況的實際情況列出最不利效應計算值，并計算出與之相對應的靜載試驗效率系數(shù)ηq，靜載試驗效率系數(shù)表如表2所示。

表2 靜載試驗效率系數(shù)表(KN·m)

在以上荷載量作用下，結構承載力可以得到充分體現(xiàn)，且不至于對結構造成新的損傷。

1.5 試驗荷載及工況荷載布置

(1)試驗荷載

該橋加載車的計算參數(shù)如表3所示。

表3 靜載試驗加載車計算參數(shù)表

(2)工況荷載布置

壩頂工作便橋及倒車平臺各工況的加載及卸載情況如表4所示。

表4 靜載試驗加載工況分級表

圖3～圖4為I級加載和II級加載示意圖。

圖3 I級加載示意圖(單位：m)

圖4 II級加載示意圖(單位：m)

1.6 試驗程序

(1)預加載。在正式加載之前，首先要進行一次預試驗。用靜載加載車在壩頂公路便橋的12#和17#橋跨上反復來回行駛兩次，預壓試驗橋跨，盡量消除所在橋跨的非彈性變形，以免試驗結果準確性受到影響。在進行了這項操作之后，加載車輛要停在試驗區(qū)之外，以免對橋梁結構有影響，使試驗結構不夠準確。等到相關試驗準備工作全部完成之后，再進行試驗，讀取第一次空載的相關數(shù)據(jù)。

(2)試驗程序：首先進行測試主梁的靜止變形初讀數(shù)→然后進行測試跨控制截面布載試驗→再進行測試截面的應變及變形測試→之后進行卸載→最后測試應變計變形殘余。

(3)荷載分2級加載，1級卸載。

(4)在進行靜載試驗的過程中，不僅要取得準確有效的試驗結果，同時還要保證參與人員、各種儀器設備及橋梁的安全。因此，當在試驗過程中出現(xiàn)異常情況時，應當馬上停止靜載試驗并分析產(chǎn)生問題的原因。直到確認能夠保證試驗人員、儀器和橋梁的安全，才可以繼續(xù)進行試驗。

(5)為了確保安全，在第一級加載后，對最大變位點、最大應變點進行連續(xù)觀測。

2 靜載試驗結果分析

2.1 應變測試結果

壩頂工作便橋靜載試驗在兩種不同工況下的截面應變測試結果見表5～表6。

表5 工況I應變測試結果(單位：με)

表6 工況II應變測試結果(單位：με)

工況I的靜載試驗應變測試結果發(fā)現(xiàn)：1#～4#跨中截面的應變校驗系數(shù)分別為0.50、0.46、0.44、0.46，均小于1。工況II的靜載試驗應變測試結果發(fā)現(xiàn)：1#～4#跨中截面的應變校驗系數(shù)分別為0.43、0.46、0.46、0.37，均小于1。由以上結果表明：橋梁應變校驗系數(shù)滿足規(guī)范要求。

工況I中1#～4#跨中截面的殘余應變比分別為0.08、0.10、0.06、0.03，均小于規(guī)范要求的0.2。工況II中1#～4#跨中截面的殘余應變比分別為0.00、0.00、0.00、0.03，均小于規(guī)范要求的0.2。由以上結果表明：橋梁殘余應變比滿足規(guī)范要求。

2.2 撓度測試結果

壩頂工作便橋靜載試驗在兩種不同工況下的截面撓度測試結果見表7～表8。

表7 工況I撓度測試結果(單位：mm)

表8 工況II撓度測試結果(單位：mm)

工況I的靜載試驗撓度測試結果發(fā)現(xiàn)：2#～4#、7#～9#橋面的撓度校驗系數(shù)分別為0.39、0.41、0.43、0.48、0.48、0.38，均小于1。工況II的靜載試驗撓度測試結果發(fā)現(xiàn)：2#～4#、7#～9#橋面的撓度校驗系數(shù)分別為0.38、0.39、0.37、0.39、0.40、0.35，均小于1。由以上結果表明：橋梁撓度校驗系數(shù)滿足規(guī)范要求。

工況I中2#～4#、7#～9#橋面的殘余變位比分別為0.10、0.08、0.06、0.08、0.10、0.08，均小于規(guī)范要求的0.2。工況II中2#～4#、7#～9#橋面的殘余變位比分別為0.03、0.06、0.07、0.07、0.08、0.12，均小于規(guī)范要求的0.2。由以上結果表明：橋梁殘余變位比滿足規(guī)范要求。

2.3 裂縫觀測結果

在整個靜載試驗過程中，試驗跨的關鍵截面均未發(fā)現(xiàn)明顯的裂縫，在整個試驗過程中橋梁未發(fā)現(xiàn)沒有異?，F(xiàn)象。

3 結 論

(1)工況I的靜載試驗應變測試結果發(fā)現(xiàn)：1#～4#跨中截面的應變校驗系數(shù)分別為0.50、0.46、0.44、0.46，均小于1。工況II的靜載試驗應變測試結果發(fā)現(xiàn)：1#～4#跨中截面的應變校驗系數(shù)分別為0.43、0.46、0.46、0.37，均小于1。由以上結果表明：橋梁應變校驗系數(shù)滿足規(guī)范要求。工況I中1#～4#跨中截面的殘余應變比分別為0.08、0.10、0.06、0.03，均小于規(guī)范要求的0.2。工況II中1#～4#跨中截面的殘余應變比分別為0.00、0.00、0.00、0.03，均小于規(guī)范要求的0.2。由以上結果表明：橋梁殘余應變比滿足規(guī)范要求。工況I的靜載試驗應變測試結果發(fā)現(xiàn)：1#～4#跨中截面的應變校驗系數(shù)分別為0.50、0.46、0.44、0.46，均小于1。工況II的靜載試驗應變測試結果發(fā)現(xiàn)：1#～4#跨中截面的應變校驗系數(shù)分別為0.43、0.46、0.46、0.37，均小于1。由以上結果表明：橋梁應變校驗系數(shù)滿足規(guī)范要求。工況I中1#～4#跨中截面的殘余應變比分別為0.08、0.10、0.06、0.03，均小于規(guī)范要求的0.2。工況II中1#～4#跨中截面的殘余應變比分別為0.00、0.00、0.00、0.03，均小于規(guī)范要求的0.2。由以上結果表明：橋梁殘余應變比滿足規(guī)范要求。在整個靜載試驗過程中，試驗跨的關鍵截面均未發(fā)現(xiàn)明顯的裂縫，在整個試驗過程中橋梁未發(fā)現(xiàn)沒有異?，F(xiàn)象。

由此可得，湘江土谷塘航電樞紐工程壩頂工作便橋結構穩(wěn)定，安全性能良好。

(2)靜載試驗可以確定橋梁結構在受到靜力荷載作用之后的各項性能參數(shù)具體值，通過其與設計要求的對比分析，可以確定橋梁結構的穩(wěn)定狀態(tài)和安全狀況，從而為橋梁結構的正常使用及維修、管理等實際工作提供參考依據(jù)。