某简支空心板梁桥静动载试验检测与状态评估

颜景波

摘 要：为评定某简支空心板梁桥承载能力状态，文章记录了对桥梁承载力进行静、动载试验与状态评估情况。通过4个工况的等效加载试验表明，实测挠度和应变值均小于理论值，桥梁强度和刚度满足设计与通行要求；各测点的相对残余应变及相对残余变位均小于20%，表明梁体处于弹性工作状态。综上所述，该桥的整体刚度基本满足设计要求。

关键词：挠度；应变；静载试验；簡支梁

随着经济快速发展和国家对基础设施建设的大力投资，我国出现了大量各式各样的桥梁，同时物流行业飞速发展，超载现象时有发生，对桥梁产生一定的破坏。兼顾经济与安全两个因素，对运营中的桥梁进行科学、严谨的检测，并在此基础上进行养护与加固是最合理的方式。对桥梁承载力进行静、动载检测，是目前最为精准的桥梁检测技术，方便我们给出更加科学的评估意见。以下为对某简支梁桥的静、动载检测评估过程，并给出了合理的养护方案。

1 工程概况

该桥跨径布置为6×10m，结构形式为简支空心板结构，桥梁全长60m，全宽8m，主梁的混凝土标号为C30。桥墩及桥台的混凝土标号为C30。下部结构为柱式墩接盖梁形式，基础均为桩基础，桥台采用排架桩接盖梁的轻型桥台。

桥梁横断面0.25m（栏杆）+7.5m（机动车道）+0.25m（栏杆）=全宽8m。

桥梁的设计荷载等级为城-A级。

2 静载检测

桥梁静载试验主要是通过测量桥梁结构在静力试验荷载作用下各控制截面的应变、结构变位以及裂缝的发展情况等，从而确定桥梁结构实际工作状态与设计期望值是否相符，它是检验桥梁性能及工作状态（如结构的强度、刚度）最直接、最有效的办法。

2.1 静载试验理论计算

试验荷载采用内力等效的原则计算确定，使试验荷载效率满足上述规定，具体轮位布置按照各断面在最不利荷载作用下的分析结果确定。

2.2 静载试验测点布置和试验加载设计

（1）应变测点布置

根据该类桥型的受力特点，应变测点布置在第1跨跨中的梁底面上。

（2）变位测点布置

在该桥第1跨跨中断面，测试在试验荷载作用下梁体变位。

（3）测试工况设计

工况1、2：对1-1断面最大正弯矩进行一级对称加载。

测试内容：测试断面测点应变及梁底变位。

工况3、4：对1-1断面最大正弯矩进行二级对称加载。

测试内容：测试断面测点应变及梁底变位。

2.3 静载试验结果分析

（1）应变测试结果分析。工况一荷载作用下，实测最大拉应变为23.5με，对应计算应变40.6με，实测值小于计算值，校验系数在0.48～0.58之间；工况二荷载作用下，实测最大拉应变为25.2με，对应计算应变40.6με，实测值小于计算值，校验系数在0.49～0.62之间；工况三荷载作用下，实测最大应变为44.7με，对应计算应变为89με，实测值小于计算值，校验系数在0.38～0.5之间；工况四荷载作用下，实测最大拉应变为44.9με，对应计算应变为89με，实测值小于计算值，校验系数在0.37～0.5之间。卸载后，各工况荷载作用下，测试断面各应变测点的相对残余应变均小于20%，表明梁体均处于弹性工作状态。

（2）变位测试结果分析。工况一荷载作用下，测试断面实测最大弹性变位为0.79mm，计算值为0.94mm，校验系数0.64～0.84，实测值小于计算值；工况二荷载作用下，测试断面实测最大弹性变位为0.77mm，计算值为0.98mm，校验系数在0.65～0.79之间，实测值小于计算值；工况三荷载作用下，测试断面实测最大弹性变位为1.1mm，计算值为1.76mm，校验系数在0.51～0.62之间，实测值小于计算值；工况四荷载作用下，测试断面实测最大弹性变位为1.1mm，计算值为1.76mm，校验系数在0.51～0.62之间，实测值小于计算值。卸载后，各工况荷载作用下测试断面变位测点的相对残余变位均小于20%，表明梁体均处于弹性工作状态。

3 动载试验

3.1 动载试验测点布置

该桥动载试验包括脉动试验和受迫振动试验。脉动试验主要测量桥梁的动力特性，如桥梁的自振频率及阻尼比等，受迫振动试验主要测量桥梁在汽车荷载作用下的振幅、受迫振动频率。

3.2 脉动试验结果及分析

脉动试验是通过在桥上布置高灵敏度的传感器，长时间记录桥梁结构在环境激励下，如风、水流、地脉动等引起的桥梁振动，然后对记录下来的桥梁振动时程信号进行处理并进行时域和频域分析，求取桥梁结构自振特性的一种方法。对环境激励下桥梁的响应信号进行多次功率谱的平均分析，可得到桥梁的各阶自振频率，再利用各个测点的振幅和相位关系，可求得桥梁各阶模态相应的振型。

对脉动试验信号进行时域和频域分析，得到该联竖向振动一阶频率实测值为14.84Hz，有限元计算频率为14.07Hz，实测值大于计算值，说明桥梁实测整体竖向刚度好于理论刚度，满足设计要求。实测阻尼比？孜=3.0%，在正常范围1%-10%之间。

3.3 强迫振动试验内容

强迫振动试验分为跑车、刹车及跳车试验。分别测试桥梁在不同动力荷载作用下桥梁结构的动力响应。

（1）跑车试验。跑车试验的测试内容主要是试验车辆匀速过桥时桥梁动力响应。跑车试验为1辆试验汽车以每小时20km/h的速度驶过全桥。跑车试验时测量梁体的在动力荷载作用下的强迫振动响应。

（2）跳车试验。跳车试验是模拟汽车越过障碍物试验，在试验跨跨中位置分别放置5cm的三角木，一辆试验载重汽车以20km/h的车速跨过三角木，测量测点振幅和在竖向冲击荷载下的强迫振动响应。

（3）刹车试验。刹车试验是模拟汽车刹车试验，在试验跨跨中位置一辆试验载重汽车以20km/h的车速立即刹车，测量测点振幅和在冲击荷载下的强迫振动响应。

4 结束语

通过对该简支空心板梁桥进行静、动载试验检测与状态评估，可以得出如下结论：

（1）在试验荷载作用下，试验联跨的结构校验系数均小于1，实测值小于计算值，桥梁结构的实际状况好于理论状况。

（2）卸载后，各测点的相对残余应变及相对残余变位均小于

20%，表明梁体处于弹性工作状态。

（3）依据《公路桥梁承载能力检测评定规程》的规定，试验联跨的承载能力满足要求。

（4）该桥混凝土梁试验联的实测一阶竖向频率大于理论计算

值，该桥的整体刚度基本满足设计要求。

（5）试验联跨的阻尼比在正常范围内。

（6）在跑车、刹车、跳车荷载作用下时，跳车的振动能量大于跑车与刹车，对桥梁结构产生的影响最大。为了降低跳车对桥梁结构造成的影响，应注意桥面平整，减少跳车情况发生，以延长桥梁的使用寿命。

参考文献

[1]交通部公路科学研究所.大跨径混凝土桥梁的试验方法[M].北京：人民交通出版社，1982.

[2]交通运输部公路科学研究院.公路桥梁承载能力评定规程[M].北京：人民交通出版社，2011.