高速公路箱梁静载试验检测技术研究

■巩跃龙

(中交第一公路勘察设计研究院有限公司，西安 710075)

0 引言

近年来，随着国内经济的快速发展，公路工程的建设也在如火如荼地进行。评价公路工程建设质量最直观的方法就是在建设以后进行相关的静载试验，通过监测数据来分析工程建设质量好坏以及为后期投入使用奠定基础。本文主要从分析静载试验检测的目标出发，对检测项目、监测方案与技术进行分析总结，并举例分析某高速公路箱梁的静载试验结果，以期为实际工程的监测提供参考和借鉴。

1 高速公路箱梁静载试验目的

本文试验主要依据交通部 《大跨径混凝土桥梁的试验方法》、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》、《公路工程质量检验评定标准》和相关的设计文件及计算资料进行综合评定，达到以下目的：

（1）对箱梁混凝土刚度和强度以及抗裂性进行试验，为后期竣工验收提供依据；

（2）对桥梁结构整体结构性能进行评定，判断是否达到设计要求；

（3）利用试验数据，为工程初始档案资料提供参考；

（4）对桥梁在荷载下的应力、应变、弯矩和扭矩进行检测分析；

（5）对桥梁在偏心荷载作用下的应力、应变、弯矩和扭矩进行检测分析，得到其在不利荷载下工作特性。

2 高速公路箱梁静载试验检测项目

对于一般的高速公路箱梁，检测项目一般包括有应变测试以及挠度测试。因此，在实际检测中，应该按照现场工程自身状况和受力特点布置需要检测的应变测点和挠度测点。具体如下：

2.1 应变检测

进行应变测试时，箱梁截面应变一般可采用金属栅应变片，主要是对箱梁控制截面的应变分布规律和受力特性进行测定，包括如下：

（1）中心荷载作用下箱梁控制截面最大静应变；

（2）偏载荷载作用下箱梁控制截面最大静应变。

2.2 挠度检测

挠度的检测一般是将测点布置在箱梁上表面上，通常使用全站仪并与百分表相结合的方法进行观测记录，主要检测对象是箱梁的竖向挠度变化。顺着桥的方向，一般检测点布置在边跨、中跨以及次边跨的见面位置，并且每一个截面一般布置有2个挠度检测点，具体可参见图1。挠度检测项目包括如下：

（1）中心荷载作用下箱梁控制截面最大静挠度；

（2）偏载荷载作用下箱梁控制截面最大静挠度。

3 高速公路箱梁静载试验检测方案与技术

3.1 检测方案

对桥孔进行检查以及选取适当位置处桥孔进行测试，根据对选定测试孔的计算和分析，在正式测试前完成以下工作：

（1）测试前，根据测试计划要求对测试车辆进行称重，将测试车辆重量的原始数据记录下来供后期处理分析；对箱梁上表面进行清理，标注好检测点和加载点位置。

（2）测试孔的放样应根据应变和测量点的布置形式，对每一个测点位置实施磨平和清理后进行应变片粘贴，之后需要进行防潮处理。为了避免测试过程中受到大气温度变化的影响，每个测量区域需要布置在相同温度场的温度补偿应变仪下；此时应该同时对挠度测量点进行布置。

（3）对测试仪器和传感器间导线进行布置，连接计算机设备进行调试。检查应变监测仪和刻度盘指示灯是否正常工作，保证电路平稳畅通并处于正常工作状态。

（4）预加载过程中应该对应变片和百分表等进一步检查，判断仪器是否灵敏，如果一切正常，则按照原计划工作位置进行加载测试。

3.2 荷载试验

（1）对任一工况进行加载试验时，当加载汽车到达指定地点后，应关闭发动机并持续在5min之上，密切关注数据当其稳定时进行采样记录。当加载车辆进行卸载后，持续时间要大于10min，以使得结构恢复之前的弹性变形。

（2）对于任一工况下，均按照分级加载进行。按照同一车道车辆数目递增和每次分3级加载方式进行。

（3）保证每个工况进行两次重复试验，即做两组平行试验，防止单次试验出现偶然误差。

4 工程实例

如图1所示，某高速公路新建桥梁工程上伏桥面为箱梁结构，共三跨，从左到右依次为62m、98m和62m。该高速公路为双向，横截面总长为30m，设计验算荷载为A级。从图1看到，此次测试截面有3个，分别为Ⅰ-Ⅰ、Ⅱ-Ⅱ和Ⅲ-Ⅲ截面。

图1 主桥测试断面及三截面工况下加载车纵向布设示意图

4.1 静载试验测试工况

按照公路桥梁承载力检测评定规程，一般情况下静载试验的荷载试验效率系数η应该在以下范围内：

对三个截面下的设计荷载、试验荷载进行统计，得到荷载等效系数如表1所示：

表1 各测试工况截面荷载效率系数计算表

4.2 加载车布置

如图2所示，为本次箱梁挠度测试断面布置图，在单侧方向上加载3辆车进行试验，具体加载位置见图2。

图2 箱梁挠度测试断面布设示意图

静载试验时加载车辆重量为35t，车型示意图如图3所示；现对Ⅲ-Ⅲ截面进行讨论，Ⅲ-Ⅲ截面工况下车辆纵断面图如图3所示。

图3 加载车型示意图（单位：cm）

4.3 实验结果

（1）挠度

表2为Ⅰ-Ⅰ和Ⅲ-Ⅲ截面下实测挠度与理论挠度对比分析表，由表可知，在荷载作用下挠度的实际测量值均小于理论值，并且两个截面的校验系数均小于1.0，说明二者均在正常范围之内，也反映了该高速公路箱梁结构安全性满足要求。

表2 实测挠度与理论挠度对比分析表(mm)

（2）应力

图4为Ⅲ-Ⅲ截面工况下检测应力值与理论计算值对比分析图。

如图所示，1、2、3、4 对应上游侧腹板；5、6、7 对应底板；8、9、10、11 对应下游侧腹板；12、13 对应顶板。 从图中可以得到：

（1）在荷载作用下，实际现场应力测量值均小于理论计算值，这表明该箱梁的结构强度和受力状态在正常范围内，满足工程设计要求。

图4 Ⅲ-Ⅲ截面应力数据对比分析图

（2）荷载作用下，通过分析可知箱梁的腹板沿高度方向应力基本呈现出线性的分布规律，这也从侧面说明了，结构在受力时应该处于线弹性状态，这与实际理论相吻合。

5 结束语

本文主要对高速公路箱梁的静载试验检测方法和技术进行了总结分析，从介绍箱梁静载试验的目的出发，详细介绍了高速公路箱梁静载试验的常规检测项目，并对检测方案与技术进行了总结介绍，最后以工程实例为背景，对某一高速公路工程箱梁静载试验的实验结果进行了分析。从中可以看到，高速公路的检测是一项繁杂但又非常重要的事情，这与工程体积庞大和施工复杂等因素密不可分，因此在实际施工时，要认真考虑实际场地情况，严把质量，使得箱梁各项指标满足要求，也使得我国高速公路建设事业更进一步。