某公路橋梁技術及靜載試驗研究

摘要 文章以拱橋為靜載試驗檢測對象，為了研究橋梁的實際承載力能否達到設計荷載水平，將固定荷載施加在橋梁的關鍵控制截面，經過加載和卸載后分析橋梁應變、撓度、裂縫等力學參數的變化，并將相應荷載模擬到有限元分析軟件中，對比分析現場實測值與計算值，判定其承載力是否滿足要求。該分析方法可以為同類橋梁荷載試驗提供參考。

關鍵詞 拱橋；靜載試驗；校驗系數；承載能力；有限元模型

中圖分類號 U446 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2023）07-0081-03

0 引言

公路橋梁是重要的交通基礎設施，具有施工周期長和工藝復雜的特點，因此，做好公路橋梁的定期檢測，進行技術狀況評定及動靜載試驗，以保證其正常運營尤為重要。橋梁的動、靜載試驗技術性和系統性極強，可以直接反映橋梁的力學性能，確定橋梁的實際承載力能否達到設計荷載的水平[1]，并為該橋后續運營維護和舊橋改造提供相關數據支撐和理論依據[2]。

1 工程概況

該文以一典型拱橋的試驗檢測為例，該拱橋工程概況如下：

橋面凈寬7 m，采用支架現澆，主拱圈拱軸線m=2.815fo/Lo=1/6，截面高度1.4 m。拱上結構為實體，腹孔為5 m跨徑的整體式實心板。下部結構均為重力式墩臺。1#臺尾左側接全挖路基，左側用擋墻與路基銜接。拱座頂以下基礎背面必須與基巖貼切，其地基的水平向承載力不得低于1 MPa。

2 橋梁靜力荷載試驗

2.1 試驗內容

該次試驗選取拱橋主跨結構，針對該結構特點做以下試驗：

（1）采集主拱肋及腹孔簡支板的應變值。

（2）主拱肋在荷載作用下的撓度。

（3）裂縫觀測。

2.2 試驗過程

2.2.1 測試斷面及測點布置

此次試驗選取了橋梁的主跨結構，結合實際檢測目的，共布設了5個靜撓度測試斷面（I-I～V-V），測試控制截面在試驗荷載作用下的撓度。每個斷面在橋面上對稱布設2個點，共計10個撓度測點。撓度監測點分布見圖1～2。應變監測點布置如圖3～6所示。

2.2.2 靜載試驗工況確定

根據試驗內容及測試斷面，全橋共分5個試驗工況如表1。

2.2.3 試驗荷載

（1）計算模型。采用Midas/Civil進行計算，設計荷載：汽車-20級，掛車-100，模型如圖7所示。

該次靜載試驗中，擬選裝載車作為裝載設備，該裝載車具有裝載運輸方便、裝卸速度快而且可同時進行試驗。加載效率取為0.95≤η≤1.05。按控制截面設計荷載的內力（位移）等效加載，共用重量30 t的載重汽車3輛。加載車輛如圖8所示。

（2）試驗荷載效率。各控制截面荷載效率如表2所示。

2.2.4 加載過程控制

（1）正式加載試驗前，先進行預加載，每一加載時間為15 min。

（2）預加載卸載為零，按計劃進行加載。完成加載后待結構恢復后，進入下一工況加載。

2.2.5 靜載試驗分析

（1）撓度測試。該次試驗各工況撓度測試結果匯總如表3。

（2）應變測試。應變測試結果如表4。

（3）裂縫觀測。在試驗中對控制斷面進行了裂縫觀測，控制斷面未出現裂縫等異常現象，各構件工作狀況良好。

3 試驗結論

該橋靜載試驗荷載效率如表2所示，介于0.95～1.02之間，滿足規范要求。各控制截面的應變和撓度實測值均小于計算值，表明主梁的剛度和強度均滿足設計要求；卸載后各測試截面的相對殘余均小于20%，表明結構處于彈性工作狀態。整個加載過程中控制斷面未出現裂縫等異常現象，各構件工作狀況良好。故該橋的結構剛度和應力狀況均符合設計要求[3-4]。

4 結語

該文以拱橋為試驗研究對象，通過靜載試驗，分析橋梁應力、撓度位移、裂縫等力學參數的特性，從而判斷橋梁的承載力是否達到規范和設計要求，結果可以作為以后橋梁養護維修的依據，同時該文中的檢測數據也可以為同類型橋梁檢測分析提供參考依據。

參考文獻

[1]陸建兵. 荷載試驗在橋梁檢測中的應用[J]. 科技創新與應用， 2021（31）： 108-111.

[2]趙天野. 橋梁動靜載試驗及數據分析[J]. 北方交通， 2020（9）： 30-34.

[3]別宗霖. 動靜荷載試驗在橋梁檢測中的應用[J]. 交通世界， 2022（8）： 138-139.

[4]鄭一峰， 雷剛. 城市橋梁技術狀況評定及動靜載試驗研究[J]. 甘肅科學學報， 2021（2）： 101-107+127.