桥梁检测中动静荷载试验的应用探究

2019-03-14潘海结合肥工大工程试验检测有限责任公司安徽合肥230009

安徽建筑 2019年9期

潘海结（合肥工大工程试验检测有限责任公司，安徽合肥 230009）

1 引言

桥梁动静荷载试验是桥梁验收阶段的重要内容，可以有效的反映桥梁的承载能力、强度、耐久性，为后期的施工提供充分的数据。通过动静荷载试验，施工人员可以比较有效地了解整个桥梁的施工质量，并对桥梁施工当中的一些病害问题进行预防和处理。

2 桥梁检测中动静荷载试验的重要性

随着我国城市化进程的不断加速，公路的里程越来越长，市政桥梁、铁路桥梁、公路桥梁等桥梁的数量也日渐增多。这些桥梁是整个工程当中的重点部位，如果没有进行及时到位的养护，就容易出现超载、超员状况，在压力状态下发生桥梁质量受损的问题。在这样的环境下，很多桥梁都会出现不同程度的病害，影响桥梁的质量，影响其承载能力和耐久性。

因而在施工交付之前，对桥梁进行动静荷载试验，可以有效地检测出桥梁的承载能力，尤其是分析桥梁的具体强度。检测桥梁在多大的承载能力范围内可以运行有效，并分析桥梁可以承载相应负荷的时间，计算桥梁的使用寿命，为后期桥梁病害的预防与去除提供真实的数据，方便管理人员进行优化分析，从而提高桥梁管理的系统性与科学性[1]。

3 桥梁检测中动静荷载试验主要内容

3.1 试验检测对象

传统的动静荷载试验，主要是针对桥梁加固过程当中的旧桥，进行承载力的试验，但是，随着经济水平的不断提高，人们对于市政路桥施工的质量问题越来越重视，国家对于桥梁安全的控制能力也越来越高。在新建桥梁当中，要想通过验收，也要对桥梁进行全面的动静荷载试验。在新时代，很多桥梁的施工都应用到了装配式施工方案，在这种施工方案当中，对桥梁安装所应用到的预制柱构件等等，要进行动静荷载试验，只有通过试验，才可以保障所有的施工构建安全可靠。

3.2 试验内容

动静荷载试验主要是选取单孔或多孔桥的一个有代表性的截面，来进行测试。主要的测试项目有：①简支桥梁的墩台顶控制截面、墩中控制截面、1/4控制截面；②连续桥梁的墩台顶控制截面、支撑顶胯、中控制截面、跨中控制截面、主跨支点控制截面；③悬臂梁桥的墩台顶控制截面、墩顶置点控制截面、锚固孔跨中控制截面、牛腿控制截面、挂孔、跨中控制截面；④拱桥的墩台顶控制截面、拱顶控制截面、1/4控制截面；⑤刚构桥的主跨墩顶控制截面、墩顶支点控制截面、悬臂端控制截面、挂孔跨中控制截面、牛腿控制截面、墩身控制截面、边跨跨中控制截面。

主要检测这些截面的水平位移情况、裂缝情况、沉降情况、应力应变情况等等。

4 桥梁检测中动静荷载试验的应用

4.1 动静荷载试验的检测案例

上海市嘉里大桥跨度为2×50m+48+3×75+48m，桥梁为连续钢结构，主梁为单箱单室梁箱，桥面宽度为34m，为双向六车道，桥墩采用六面体变截面墩群桩基础。ES匝道 Pes13～14墩跨度55m；SE匝道Pse12～13墩跨度53m；NE匝道Pne39～40墩跨度51m；均为钢混叠合梁，横跨4股既有沪昆铁路线和未建的规划沪杭城际线。每跨架设1榀梁（单箱双室结构），钢梁高2.60 m宽8.2 m，其中55m跨钢梁总重225.7t，53m跨钢梁总重215.4t，51m跨钢梁总重207t。ES匝道 Pes12～13墩跨度30m，SE 匝道Pse13～14墩和NE匝道Pne40～41墩跨度同为23.46m，均跨越沪杭客专，每跨架设2片梁。

4.2 动静荷载试验的检测对象

本次试验的对象主要为17号到19号连续钢结构桥。由于工程验收的时间为夏季，因而受到温度的影响，主要的检测时间为晚间，外部气温控制在20℃左右。选择这个时段，也可以尽可能的减少对于桥梁正常通行的影响。检测的方式主要是：①采用15台土方车辆，荷载重量约为36万N，②以5km/h的速度缓缓驶过[2]。③技术人员还根据整个桥梁的前期观测结果，选取了4个观测点。④按照测试的总体要求，在桥梁控制面的中央位置放置了4个位移传感器，主要检测整个截面的位移水平。⑤同时，技术人员还在跨中位置和桥梁边缘1/4处的跨度位置，安置了4个压力传感器。

4.3 加载环境控制

4.3.1 控制手段

在动静荷载试验过程当中，技术人员严格控制了整个加载环境，对进入到试验现场的人员进行了严格的身份核实。并通过预加载试验的分析结果，对桥梁结构之间的缝隙读数，进行了严格的审判。通过压力传感设备、温度传感设备等等仪器的读数，来确定每一辆加载车辆运行的指定位置。并保障每一辆加载车辆，稳定运行30min之后，再去读取各个仪器上的具体显示数据，通过对各个测试点的挠度进行分析与记录，试验人员得出以下结果。

4.3.2 挠度分析结果

①在一号测试点，各工况满载试验值为4.24，参与值为0.1，满载计算值为7.1，实测值为0.58，相对残余为3.1%；②在二号测试点，各工况满载试验值为9.82，参与值0.61，满载计算值为14.1，实测值为0.65，相对残余为6.2%；③在三号测试点，各工况满载试验值为11.58，参与值为0.92，满载计算值为14.4，实测值为0.74，相对残余为7.9%。

从上述分析结果可以看出，各个检测点的挠度残余应变都小于20%，证明本工程的施工刚度和安全储备，已经达到了施工计划的相关要求。

4.4 试验管理

嘉里大桥施工管理人员还对荷载检测工人，进行了比较严格的管理与监控。管理人员本着优化流程的管理理论，来对具体直接的荷载试验参与人员进行了严格的技术培训，保障所有的检测结果真实可靠。

第一，提高检测人员的质量意识、安全意识与责任意识，保障所有的检测工作可以按照施工计划当中的检测要求系统地展开。工作人员按照工作手册当中的相关数据进行了充分的检测准备，对检测结果进行了系统的分析，严格把控检测的流程。

第二，管理人员对检测人员进行了充分的安全交底与技术交底，保障所有的检测人员可以了解人员操作流程、机器使用方法、原料应用办法。所有的检测人员都充分认识到了动静荷载试验检测的重要性。管理人员还针对不同操作人员的熟练程度和安全意识水平，对其能力进行了等级评定和质量打分。所有进入到检测现场的工作人员，都可以熟练地使用机械设备进行检测[3]。

4.5 检测优化

管理人员将检测人员的实际检测结果与其薪酬绩效充分结合在了一起，大大调动了检测人员的积极性、主动性，培养了检测人员的职责意识与职能意识。

管理人员还对整个检测过程当中应用到的以及设备，例如压力传感装置，温度传感装置，缝隙检测装置等等，进行了系统规范的管理。工程部门根据项目计划书，进行了检测设备的采购。检测人员根据使用手册，对仪器设备进行了比较系统的保养，并在检测的过程当中，严格按照设备操作手册来对流程进行优化控制，保障所有的检测结果值都可以重复、溯源。管理人员将所有的检测数据都录入到了电子检测系统当中，大大提高了整个检测结果分析的精准性。