浅论桥梁静荷载试验分析判定

2013-06-06张美金贵州省交通科学研究院有限责任公司

黑龙江交通科技 2013年7期

张美金(贵州省交通科学研究院有限责任公司)

浅论桥梁静荷载试验分析判定

张美金(贵州省交通科学研究院有限责任公司)

桥梁荷载试验是对桥梁结构承载能力最为有效的方法。桥梁试验包括静力荷载试验和动力荷载试验两部分，一般以静力荷载为主。通过桥梁抽检跨静力荷载试验，可以了解抽检跨结构内力、变形情况、实际工作性能和工程质量，并以此为依据对桥梁的实际承载能力是否满足设计要求进行评估。因此，桥梁荷载试验是对桥梁检测维护必要的工作。以某桥梁静荷载试验为例，通过对试验结果的图表数据的分析，从结构强度、结构刚度、结构抗裂性三个方面进行结构设计要求评定。

桥梁;静荷载;试验;强度;刚度;抗裂性

1 桥梁检测的作用和目的

(1)对桥梁进行全面的普查，发现缺陷并分析缺陷对桥梁结构安全及正常使用的影响程度。

(2)通过桥梁抽检跨静力荷载试验，了解抽检跨结构内力和变形情况，对其实际承载能力进行评估。

(3)通过桥梁抽检跨静力荷载试验，了解抽检跨结构当前的实际受力状况及其工作性能，并为以后的营运、养护管理提供依据。

(4)通过桥梁抽检跨动力荷载试验，了解其结构当前实际工作性能和工程质量，识别结构现有状态，并为今后维修和养护提供依据。

2 某桥梁静荷载试验分析判定探究

2.1 工程概况

贵州某大桥为整体式路基桥，为跨越山间深谷而设。右幅桥采用40 m+100 m+100 m+3×40 m，主桥为T型刚构，主桥跨径组合为100 m+100 m预应力混凝土T型刚构桥，主桥施工方式采用悬臂施工。主桥全部位于纵坡为2.6%的单向坡上。上部采用预应力混凝土箱梁，由于桥面较宽，主梁采用单箱单室，箱顶宽12 m，箱底款6.5 m，单侧悬臂宽度2.75 m。

取此大桥右幅主桥第二跨，前进岸引桥第二跨作为试验对象。本次荷载试验选次试验采用桥梁检测车所提供的检测平台，依据外观检查结果及试验安全规程，进行静力荷载试验。如图1所示。

图1 某大桥右幅桥型布置(单位：cm)

2.2 结构内力计算

该大桥通过Midas/Civil计算软件模拟完成对其右幅结构内力分析计算。通过模拟分析，对其结果进行筛选，定出该桥的最不利受力截面，并参考其他在役同类型桥梁使用过程中及本桥在外观检查中发现的问题，选定本次荷载试验的试验控制截面。通过计算，得出各控制截面在设计荷载作用下的最大挠度和最大内力值，绘制出测试截面的挠度影响线和内力影响线，为荷载试验中各工况的车辆布置做好准备。

控制截面的截面信息以及在设计荷载作用下的最大弯矩值，设计荷载作用下的内力及应力值见表1～表2。

表1 某大桥右幅各控制截面在公路I级作用下的内力计算值

表2 某大桥右幅各控制截面在公路I级作用下的应力计算值

2.3 主要试验内容

根据桥梁外观检查结果和相关结构计算数据，确定本次试验为基本荷载试验，控制荷载按设计荷载进行控制。

拟用缓慢行驶到桥上特定载重级别的车辆荷载作为静力荷载，对抽检跨加载和卸载。在试验的过程中进行如下工作。

(1)对控制截面进行应变测试。

(2)对控制截面进行挠度观测。

(3)对控制截面进行裂缝观测。

2.4 试验截面及测点布置

(1)应变测试截面

根据结构计算结果，应力测试截面设置了3个截面作为应力测试截面。如图2所示的K1～K3。

其中K1截面为主桥第二跨最大正弯截面(距离该跨跨中14 m位置)，K2为主桥第二跨0#块箱梁截面，K3为XXX岸引桥第二跨1/2截面。

图2 应变测试截面布置示意图

本次荷载试验全桥共设置了30个应变测点，K1、K2、K3截面各设置10个测点。在各个测点都安装好电阻应变片，注意电阻应变片的测试方向必须与所测试的截面的受力方向要一致。

(2)挠度试验截面及测点布置

①挠度测试截面

通过计算分析比较后，主桥将待测桥跨的八分点处截面确定为试验时的挠度控制截面，引桥将待测桥垮的4分点处截面确定为试验时的挠度控制截面。各控制截面纵向位置见表2。

表2 挠度测试截面纵向位置表

②挠度测点布置

在本次荷载试验中，全桥共设有6个挠度控制截面，各截面在左右侧均设置了挠度测点，如图3所示。将测量尺放置在挠度测点处的护栏边，并使用2台高精度水准仪进行竖向位移的观测。全桥共设置了12个挠度测点。

图3 挠度测点横截面布置示意图

2.5 测试系统

挠度测试。

应变观测。

裂缝观测。

2.6 桥梁评定

通过对试验结果的分析，最后对此桥梁的评定如下。

2.6.1 结构强度

在此大桥右幅进行的各试验截面加载工况下：大桥右幅的应力测试值表现出与荷载存在较好的线性关系。试验桥跨在卸载后各测试截面恢复情况较好，相对残余应变较小，满足《大跨径混凝土桥梁的试验方法》和《公路桥梁承载能力检测评定规程》中所规定α1＜0.2的要求，表明大桥右幅的所抽检结构工作在弹性变形范围内。

2.6.2 结构刚度

(1)从试验结果的表格的分析看出，挠度测试值与试验荷载存在较好的线性关系。试验桥跨在卸载后各测试截面恢复情况较好。所测截面挠度残余值满足《大跨径混凝土桥梁的试验方法》和《公路桥梁承载能力检测评定规程》中所规定α1＜0.2的要求，表明此大桥右幅的所抽检跨结构工作在弹性变形范围内。

(2)通过对试验的数据表格分析可知：在荷载作用下，测试截面的挠度校检系数在0.57～0.85之间，并且最大挠度的数值＜L/600，说明桥梁的所抽检跨刚度满足设计要求，并且具有一定的安全储备。

2.6.3 结构抗裂性

荷载试验前后均未发现主体结构存在裂缝，这表明该大桥的右幅抽检跨抗裂性符合要求。

综上所述：此大桥右幅抽检跨在满足桥梁静力荷载试验标准的荷载作用下，各控制截面的应力、挠度测试值与试验荷载间存在较好的线性关系，卸载后各控制截面残余值满足规定要求，表明桥梁抽检跨结构工作处于弹性变形范围内。各控制截面在实际汽车荷载作用下的应力、挠度校验系数均小于1.0，说明桥梁抽检跨结构满足设计的强度和刚度要求。

静力荷载试验表明，此大桥右幅的抽检跨结构性能满足设计荷载：公路-Ⅰ级作用下的正常使用要求。