荷载试验在连续钢箱梁桥竣工验收中的应用

李明亮

【摘  要】随着我国公路交通事业的大力发展，新建桥梁数量迅速猛增，本文介绍了荷载试验的含义、目的、内容及过程，结合对太原市某新建三跨连续钢箱梁桥静载试验成果进行分析，从而对桥梁竣工验收做出客观而准确的评定，并探讨荷载试验在连续钢箱梁桥竣工验收中的应用。

【关键词】荷载试验;连续钢箱梁;竣工验收;应用

引言

荷载试验是桥梁竣工验收时了解新建桥梁在荷载作用下的工作状况，检验实际承载能力能否满足设计要求的一种判定手段。测试桥梁结构控制截面及控制测点在试验实际工况荷载作用下的应力和位移等内容，据此评价桥梁否满足设计要求，为质量监督部门验收提供依据。

1荷载试验概述

荷载试验目前是新建桥梁工程竣工验收一种最直接、最有效的检测方法，在新建桥梁投入运营之前，通常需要通过荷载试验来测试桥梁各控制截面在试验荷载作用下的应变和位移等内容，同时分析结构应变（或位移）校验系数和相对残余应变（或位移）等相关参数来判断结构工作状态是否满足设计要求，为桥梁竣工验收提供依据。本文主要探讨静载试验在连续钢箱梁桥竣工验收中的应用。

2工程概况

该桥为一座三跨连续钢箱梁桥，跨径布置为30.0m+35.0m+30.0m。上部结构采用等高分离式双箱连续钢梁结构，钢结构箱梁采用Q345qD钢材，桥墩采用哑铃型桥墩，P1、P4桥墩上方设置双排四支座，P2、P3桥墩上方设置单排双支座，支座均采用球形钢支座，该桥桥面总宽为11.6m～9.0m，桥面两侧采用钢板焊接成型的防撞护栏。该桥设计荷载为城-B级。为检验该桥施工质量，对该桥进行静载试验，为质量监督部门对该桥进行验收提供资料。

3主要构件编号说明

为便于说明，对桥梁的主要构件进行编号，桥墩依次编号为P1～P4，2-1#箱梁表示第2跨由南向北数第1片箱梁。

4静载试验

4.1 上部结构基本信息

该桥跨径布置为30.0m+35.0m+30.0m，钢主梁采用Q345qD正交异性桥面板钢箱梁，中心梁高2.0m，顶板与底板平行，梁顶宽11.6m～9.0m，箱梁两侧翼板宽为1.5m、底宽2.0m，箱梁两侧边箱腹板间距4.6m～2.0m，腹板平行于箱梁中心线，箱梁间横隔板采用实腹式形式。

4.2 试验测试截面及测点布置

4.2.1 试验测试截面布置

根据该桥的结构受力特点，本次试验各跨测试截面位置。

4.2.2 试验应变测点布置

测点应变测试采用振弦式应变采集仪配合振弦式应变计，1-1、2-2及3-3测试截面应变测点布置示意。

4.2.3 试验挠度测点布置

挠度测试采用徕卡TS50自动巡检全站仪配合徕卡L型棱镜，1-1及2-2测试截面挠度测点布置示意。

4.2.4 支点变形测点布置

由于该桥自重较轻，在荷载试验时，梁端可能出现翘起现象，因此，一个桥墩上横向两个支座可能出现一个支座脱空的现象。为检验该桥钢箱梁在静载试验过程中是否出现上述现象，本次静载试验在各桥墩上方支座处梁底布置L型棱镜，测试支座的压缩变形量，以此判断在试验过程中桥墩上方支座是否出现脱空现象。

4.2.5 焊缝处应变测点布置

在主梁与横梁焊接处，跨焊缝布设振弦式应变计，通过钢弦应变计应变值变化来判别焊缝在试验荷载下是否产生开裂。

4.3 试验荷载

根据计算结果，本次采用4辆三轴载重车作为施加荷载。试验车的相关技术参数和载重明细见表1。

4.4 静载效率系数

由于该桥为新建桥梁，根据规范规定，应进行验收性荷载试验，故该桥静载试验效率系数取值应在0.85～1.05之间。

该桥设计荷载等级为城-B级，采用桥梁计算软件建立该桥上部结构主梁模型进行计算分析。该桥上部结构主梁各测试截面静载试验效率系数见表2。

由上表可知，本次静载试验上部结构主梁各测试截面效率在0.95～1.00之间，均满足规范规定的要求。

4.5 试验加载方案

通过理论计算得到测试截面活载影响线，并由测试截面影响线按照荷载效应等效及最不利布载原则进行加载车载位布置。

1-1测试截面（东边跨最大正弯矩）和3-3测试截面（中墩支点最大负弯矩）的加载位置;2-2测试截面（中跨跨中最大正弯矩）的加载位置。对每种工况均逐车分级加载，按图中的标号顺序依次加载。

4.6 试验成果及分析

4.6.1 主梁应变实测值及校验系数

试验荷载作用下，1-1测试截面（东边跨最大正弯矩）箱梁应变校验系数为0.69～0.95;2-2测试截面（中跨跨中最大正弯矩）箱梁应变校验系数为0.79～0.97;3-3测试截面（中墩支点最大负弯矩）箱梁应变校验系数在0.72～1.00之间。试验结果表明，各控制测点应变校验系数均未超过1，表明该桥上部结构主梁当前能够满足设计城-B级荷载的正常使用要求。

4.6.2 主梁挠度实测值及校验系数

试验荷载作用下，1-1测试截面（东边跨最大正弯矩）及2-2测试截面（中跨跨中最大正弯矩）箱梁挠度校验系数为0.84～0.95，均小于1，表明该桥上部结构主梁当前能够满足设计城-B级荷载的正常使用要求。

4.6.3 结构相对残余变形

试验荷载作用下，边跨箱梁最大正弯矩测试截面梁底应变测点的相对残余变形为2.3%～7.4%，梁底挠度测点的相对残余变位为3.2%和18.8%;中跨箱梁最大正彎矩测试截面梁底应变测点的相对残余变形为3.6%～5.3%，梁底挠度测点的相对残余变位为1.0%和4.0%;中支点最大负弯矩测试截面各测点应变相对残余变形在0～8.2%之间，相对残余应变（变位）满足规范规定的相对残余应变（变位）不宜大于20%的要求，表明该桥上部结构主梁弹性工作状况较好。

4.6.4 支座竖向压缩变形量测试

在试验荷载作用下，未发现支座存在明显翘曲现象，实测桥墩支座竖向最大压缩变形为2.7mm;支座向上的最大相对变形（主梁上翘）为1.0mm，试验进行过程中检测人员对支座检查未发现有脱空现象，支座仍处于受压状态，表明支座受力均正常。

4.6.5 焊缝处应变测试

在试验荷载作用下，焊缝处振弦式应变计应变值无明显突变，同时试验进行过程中技术人员观察主梁与横梁错台焊缝未发现焊缝有开裂现象，表明焊缝受力性能较好。

4.7 静载试验结论

在试验荷载作用下，连续箱梁应变测点校验系数介于0.69～1.00之间，挠度测点校验系数介于0.84～0.95之间，均小于1，表明实际工作状况要好;连续箱梁应变测点相对残余变形介于0～8.2%之间，梁底挠度测点的相对残余变位介于1.0%～18.8%之间，均小于20%，表明该桥上部结构主梁弹性工作状况较好。在各试验工况下，支座未发现有脱空，支座处于受压状态，表明支座受力正常。在试验荷载作用下，焊缝处振弦式应变计应变值无明显突变，焊缝未发现有开裂现象，表明焊缝受力性能较好。

综上所述，该桥在相当于设计荷载城-B级的试验荷载作用下，上部结构各测试截面控制测点实测应变、挠度校验系数均不大于1，主梁竖向刚度良好，满足规范和设计要求，表明该桥能够满足设计城-B级荷载等级的安全使用要求。

结束语

总之，对于一些新建的桥梁，有必要通过实桥荷载试验检测来确定桥梁的实际承载能力，通过分析试验结果来确定是否满足设计要求，同时把试验测试结果作为评定工程质量的主要资料，另外，新建桥梁竣工验收荷载试验可以帮助工程师们理解活荷载作用下的桥梁的正常使用和极限状态行为验证原来分析得到的有关荷载分布、应力水平和变形的假设。

参考文献：

[1]JTG/T J21-01-2015.公路桥梁荷载试验規程[S].

[2]CJJ/T 233-2015.城市桥梁检测与评定技术规范[S].

[3]马讯，王常青.浅谈桥梁荷载试验[J].山西建筑，2008.

[4]朱先祥.荷载试验在桥梁检测中的应用[J].公路交通科技，2008.

[5]徐岳.连续梁桥[M].人民交通出版社，2012.

[6]邵旭东.桥梁工程[M].人民交通出版社，2007.

（作者单位：上海同丰工程咨询有限公司）