静载试验在简支梁桥检测中的应用及分析

王弘谋（重庆市市政设计研究院，重庆 400020）

静载试验在简支梁桥检测中的应用及分析

王弘谋
（重庆市市政设计研究院，重庆 400020）

桥梁静载试验是简支梁桥质量检测的重要方法，本文以实际工程拟定了不同荷载工况下的静载试验方案，通过荷载试验结果与理论计算结果进行对比分析，提出了对简支梁桥的施工质量和安全度检测有益的结论，为同类桥梁的试验检测提供了参考。

简支梁桥；静载试验；加载方法；挠度

引言

近年来我国公路建设发展迅速，其中，桥梁建设的比重逐渐增大，而简支梁桥因具有结构简单、架设便捷、造价低廉等特点成为应用最广泛的桥型之一。桥梁静载试验是指根据工程特点预先制定试验方案，然后把静荷载作用在桥梁上的设计位置，通过测量桥梁结构在静荷载作用下各控制截面的位移、应变、应力及结构变形等试验项目，来判定桥梁结构的实际承载能力与设计值的偏差。在梁段施工前对单梁的静载试验及在桥梁建设完成后对全桥的静载试验是检测桥梁的施工质量、安全性是否满足规范及设计方案的常用手段，同时，静载试验也是检测桥梁性能及其工作状态最直接、最有效的试验方法。

1 工程概况

某简支箱梁桥设计桥型为12跨，每跨30m。上部结构采用预制小箱梁吊装就位，结构形式上桥面连续，沿桥梁横断面，由6片预制小箱梁组成，中箱4片，边箱2片，主梁均采用C50预应力混凝土结构。该简支梁桥的设计汽车荷载为公路Ⅰ级，人群荷载为3.5kN/m2，地震动峰值加速度采用0.05g，设计基准期为100年。

在开始进行静载试验前用桥梁分析软件把桥梁各构件离散为不同的单元，通过分析桥梁结构的几何特性，建立了梁格法简支箱梁桥模型，每个小箱梁用一个纵向构件模拟，有横梁或横隔板的位置采用横向构件模拟。有限元分析模型如图1所示。

图1 简支梁桥有限元模型

2 静载试验加载方法

按照桥梁设计相关资料对结构进行分析，拟定静力加载试验的荷载大小、加载车辆布置、测点布置等加载方法。

(1) 根据桥梁结构的特点分析确定需要检测的内容。

(2) 根据理论计算结果确定相应的桥梁控制截面，在控制截面位置贴应变计或应变片，设置挠度观测点。

(3) 根据静载试验各荷载工况下的加载车辆数，确定车辆加载位置，然后在试验中测量应力、应变、挠度等数据。

2.1 加载车辆布置

在静载试验中一般采用标准汽车荷载进行加载，车辆荷载布置如图2所示，在本次试验中采用4辆车进行不同荷载工况下的加载。静载试验中各工况所需要得加载车辆数，应根据设计标准活荷载产生的某工况下最不利效应值换算得到。

2.2 挠度测点布置

根据现场实际情况和静载试验方案，确定挠度测点在桥面上的布置位置，测点分别设置在每跨的跨中和支座位置处。顺桥向测点布置如图3所示。

图2 车辆荷载布置图

图3 挠度测点顺桥向布置图

3 试验分析

3.1 挠度测试结果

不同荷载工况下3#跨的挠度测试结果如表1所示，表中的挠度值以向下为正，为静载试验加载后的增量，挠度校验系数η等于实测挠度值与理论计算值的比值。

表1 挠度实测值与计算值的比较结果

从表1可以看出，3#跨的实测最大挠度为6.41mm，小于理论计算值10.18mm，得出的最大挠跨比为L/4680，小于规范要求的L/600。不同荷载工况下测点的挠度校验系数η≤1.0，满足规范要求，而且桥梁结构处于弹性工作状态。

3.2 应力测试结果

不同荷载工况下3#跨主梁的应力测试结果如表2所示，表中的应力值以受拉为正，实测应力值为静载试验加载后的增量。

表2 应力实测值与计算值的比较结果

从表2可以看出，3#跨的跨中底板实测最大拉应力为3.28MPa，小于理论计算值 5.58MPa。不同荷载工况下测点的挠度校验系数η≤1.0，满足规范要求，而且桥梁结构的抗弯刚度满足规范要求。

4 结束语

通过对简支梁桥进行的静载试验，可以得到如下结论：

(1) 在静力试验加载过程中，测试桥跨未出现异常现象。

(2) 静力试验加载下，测试跨的实测最大挠度为 6.41mm，最大挠跨比小于规范要求的L/600。挠度测试结果表示出桥梁结构处于弹性工作状态，结构刚度满足规范要求。

(3) 静力试验加载下，测试跨的跨中底板实测最大拉应力为3.28MPa，不同荷载工况下测点的挠度校验系数η≤1.0，满足规范要求。控制截面附近的箱梁底板及腹板未出现裂缝情况，桥跨结构的抗裂性满足规范要求。

桥梁静载试验通过制定不同荷载工况下的试验加载方案，测试控制截面的应力、应变及挠度等数据，利用荷载试验结果与理论计算结果进行对比分析，从而判定桥梁结构的施工质量与通行能力。桥梁静载试验为简支梁桥的日常性检查、观测和安全保障等工作提供了科学依据，可以作为同类桥梁试验检测的参考。

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TU7

B

1007-6344（2016）06-0082-01

王弘谋（1986.02—）男，汉，四川资阳人，硕士，工程师，主要从事公路桥梁工程方面的科研及设计工作。