某大桥主梁动静载试验布点情况及数据分析

张变瑞

（山西省高速公路管理局，山西 太原 030006）

1 概况

某大桥截面形式为钢筋混凝土单箱单室箱梁，桥跨布置为3m×5 m×20 m，5孔为1联，共3联。箱梁混凝土设计为C40，为普通钢筋混凝土结构，桥梁上部结构施工采用满堂支架现浇。

下部结构采用钻孔灌注桩，除5#、10#桥墩采用双柱墩外，其他均采用独柱墩。

桥梁设计荷载为汽超20、挂120。

2 动载试验和静载试验的目的及依据

2.1 试验目的

试验目的是：①通过静载试验，掌握该桥梁结构的现有工作状态，判断桥梁的实际工作状态是否处于正常受力状态；②通过动载试验，掌握桥梁的动力性能（包括频率、振幅、冲击系数等）；③根据静载试验、动载试验的结果，对桥梁的承载能力及工作状况作出综合评价；④本次静载试验、动载试验的结果可为该桥使用、养护提供依据。

2.2 试验依据

试验依据是：①《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80/1—2004）；②《公路桥涵设计通用规范》（JTJ D60—2004）；③《公路钢筋混凝土及预应力混凝土设计规范》（JTJ D62—2004）；④《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041—2000）；⑤《公路工程抗震设计规范》（JTJ 004—89）；⑥《公路旧桥承载能力鉴定方法（试行）》（交通部标准，1988年）。

3 上部结构试验设备及试验荷载工况

3.1 静载试验工况

根据现场实际情况，上部结构静载试验拟选择第2联第5跨（9#墩～10#墩间）跨中最大正弯矩，根据理论计算结果，在满足结构效率系数基础上分别布车，分别测试以上3个工况下跨中测试截面的正应力、跨中挠度。

布车情况及各工况试验荷载效率系数见“4静载试验”。

3.2 动载试验工况

动载试验主要进行第2联8#～9#跨中、9#～10#跨中截面固有频率、竖向振幅、横向振幅、冲击系数测试；

固有频率、振幅测试采用重车后轮在15 cm高方木上跳车，使车辆分别按20 km/h、30 km/h、40 km/h匀速过桥，测试结构在动载情况下结构动挠度变化，依次得到上部结构冲击系数。

4 静载试验

4.1 测试内容

测试内容是：箱梁测试截面正应力；箱梁测试结构跨中挠度；观测静载作用下结构裂缝开展情况、分布及裂缝宽度。

4.2 静载测试仪器

为适应野外测试需要，确保测试结果准确，静载应力测试全部采用外置钢弦传感器。钢弦传感器是一种间接测量仪器，其测试原理是通过测试两端固定钢弦的频率，通过事先标定的钢弦频率与其应变的关系值得到混凝土的应变，再根据混凝土弹性模量换算出混凝土应力。

钢弦式应变传感器的工作原理是：在微幅振动条件下，钢弦的自振频率与钢弦应力有如下关系

式中：f：钢弦的自振频率；

L：钢弦的自由长度；

σ：钢弦应力；

ρ：钢弦的质量密度。

上式可变换为：

σ=k·f2

式中：k：常数。

从上式可发现，钢弦应力与其自振频率的平方成正比，常数k可通过标定求得。

实用弦式应变传感器均经过标定得到应变一频率关系：

ε=k（f2-f20-A）（με）

式中：k，A：常数；

f0：初始频率。

4.3 箱梁测试截面及测点布置

见图 1，图 2。

图1 箱梁静载测试截面布置

图2 9#～10#间跨中测试截面应力、挠度测点布置

4.4 试验采用车辆及布置

4.4.1 单个车辆布置

单个车辆轴重分布见图3。

图3 单个车辆轴重分布

4.4.2 车辆组布置

跨中试验车辆组布置见图4。

图4 跨中试验车辆组布置

5 动载试验

5.1 测试内容

测试内容包括:测试第2联固有频率；测试第2联动挠度、冲击系数；测试动载作用时桥梁上部结构横向振幅、竖向振幅、竖向频率。

5.2 测试截面及测点布置

图5 动挠度、拾振器平面布置

图6 跨中截面拾振器、动挠度测点立面布置

6 结束语

钢筋混凝土单箱单室箱梁广泛应用于匝道、天桥等结构桥梁。内在技术因素（设计施工、材料质量等）与外在环境因素（交通、荷载、气候、环境污染、特殊事故等）共同作用的结果，直接反映桥梁的使用性能及安全性，是一系列的动态变量，一般随使用年限的增加而逐年下降。动载试验、静载试验有效地评估桥梁的承载力，保证桥梁的正常使用。