静载试验在桥梁承载能力检测中的应用

颜俊波

（浙江公路技师学院，杭州310023）

1 引言

静载试验主要用来检验桥梁的承载力，可以科学、直观地反映检测结果。该试验方法的应用对判断桥梁整体结构能否符合承载需求至关重要，因此，该试验技术的应用获得了业内人士的高度重视[1]。尤其是随着社会经济的不断发展，我国的大型桥梁工程逐渐增多，承载力不过关很容易产生巨大的损失。

2 静载试验的基本内容

静载试验是对桥梁结构进行整体性能测试时常用的一类试验。这类试验主要通过在桥梁的控制截面施加静止荷载，进行一系列关于桥梁结构的内力、应力、位移和裂缝等参数的测试。测试完成后，评估经过荷载作用的桥梁结构的应用状况和实际工作效应分析，能够更有效地测试出在静止荷载作用下的桥梁形态变化和控制截面的应变分布规律。通过这些测试内容，可以进一步检测桥梁是否满能达到实际运营要求，并且经过检测数据和理想承载数据的对比，对桥梁的质量、使用状况做出综合性的评估。

3 静载试验的主要步骤

3.1 试验方案的编制

进行公路桥梁静载试验检测方案编制前，应先对桥梁各结构进行调查与检算。试验检测方案的内容一般包括工程概况、试验目的、试验依据、检测设备及人员、测试桥跨选取原则、测试截面、试验工况、测试内容及方法、试验荷载及控制荷载、测点布置、试验过程控制及数据分析。

3.2 科学的计算与分析

设计资料和相关数据收集完成后，要进行数据计算和分析。在此项工作之前，还应谨慎地检查收集资料是否有遗失，是否符合计算分析的要求。全部资料数据符合分析需求之后，采用桥梁空间有限元分析软件Midas或平面杆系软件桥梁博士对整体桥梁结构进行分析。

3.3 试验工况及截面选定

一般情况下，桥梁设计是按照最不利工况进行控制，偏载工况往往是最不利荷载工况，它能够反映桥梁结构的实际受力及变形与设计状态的不同；同时为了反映桥梁结构的一般特性，荷载工况也是静载试验方案不可或缺的一部分[2]。

对边梁进行增大截面的多片梁桥，应综合考虑结构对称增加横向偏载工况；对于结构受力裂缝超过规范限值的构件，应在具有代表性位置增加中、偏载试验工况。

通常情况下，应根据按照理论计算分析得出的弯矩或剪力包络图、挠度包络图及主要控制截面应力分布图，按最不利原则选取截面，拟定试验工况。

3.4 测试内容及方法

桥梁结构静载试验的测试应包含对结构内力、应力、位移和裂缝等内容的测试，在试验的加载过程中，要对可能出现的异常状况进行关注。应力应变测试主要是对截面的受压和受拉区进行测试；位移测试主要对截面的挠度、支点沉降、纵横向位移、索塔三维坐标进行测试。通过观察结构在整个试验过程中的振动、声响以及裂缝的变化判断结构的使用性能。

对于采用增大截面、粘贴钢板、粘贴碳纤维布、新增构件或更换构件等方法进行加固的桥梁，新旧材料的黏结性能是保证二者共同受力的关键，通过静载试验测试，可以检测二者在同一位置处的应力与应变，从而判断二者在试验荷载作用下是否共同受力。对于采用体外预应力加固的桥梁结构，受弯构件体外预应力钢束的偏心距对结构受力有一定的影响，因此，合理控制体外预应力钢束在桥梁使用阶段的偏心距，是提高加固后桥梁承载力的一种手段。

3.5 试验荷载及控制荷载

静载试验一般根据试验目的确定控制荷载，交付阶段的竣工验收荷载试验以设计荷载作为控制荷载；否则以目标荷载作为控制荷载。实际采用的试验荷载和控制荷载往往不同，为了保证试验效果，通常采用控制截面的荷载来控制。另外，进行大型车辆荷载试验时，要充分考虑轴重和轮位的模拟荷载，必要时增加桥面板局部承载计算分析。

3.6 测点布置

应变测点布置要充分考虑截面高度及宽度2个方向的受力特征；位移测点布置应能够反映结构最大变位及其变化规律；索塔的偏位测试应综合考虑三维坐标体系。测点布置这一步骤也十分关键，研究布置点的受力特征时，建议使用更精密的仪器来收集相关数据，以便于准确的数据分析，受力特征总结。

3.7 试验过程控制

正式加载前，首先应对结构实施预加载，然后对结构进行分级加载，一般情况下，可以分3～5级，当桥梁技术资料不全或验算不到位时，可以增加分级次数；在加载或卸载过程中，非控制截面的内力或变形应不超过控制荷载作用下的最不利值；加卸载稳定时间取决于结构变形达到稳定需要的时间，一般情况下，在同一级荷载内，变形最大的测点，在最后5min内的增量小于第一个5min内增量的15%，或小于仪器设备的最小分辨值时，则认为结构达到稳定状态。在加载过程中，当出现主要控制测点应变、变形达到或超过理论计算值、裂缝数量、长度、宽度明显增加、索力增量超过计算值及桥梁发出异常响声时，应及时停止加载，快速查找原因并解决问题，以高效率掌控住整个试验局面。

3.8 试验数据处理与分析

试验结束后，应对试验数据进行分析。首先考虑温度的变化对数据产生的影响，必要时对温度影响进行修正；当对有沉降的支点进行挠度计算时，应扣除支点沉降变形；然后计算横向增大系数，因为它反映了结构荷载不均匀分布的程度；一般情况下，应变或挠度测点校验系数都小于1，校验系数越小，桥梁结构安全储备就越大，如果存在过小或者过大的情况，应从材料强度、弹性模量、铺装及人行道是否共同受力、车辆过磅情况、加载位置及仪器设备读数等方面查找原因，必要时再次进行静载试验；对于主要控制截面测点的相对残余变形或应变越小的状况，结构越接近弹性工作状态，一般情况下不大于20%；在试验荷载的作用下，新桥的裂缝宽度不应超过规范容许值，卸载后的扩展宽度应闭合到容许值的1/3；对于在役桥梁裂缝宽度进行要求时，不得超过规范规定的限值。

4 结语

综上所述，本文简要总结了静载试验的主要测试内容和方法，以及静载试验对检测桥梁承载力的重要意义。对于检测技术人员，应从整体上掌握桥梁静载试验检测工作的关键内容，做好理论计算、加载控制程序以及数据处理分析等各方面工作。当桥梁静载试验较难判断结构承载能力时，通常结合动载试验共同研究分析，从而推动交通运输业的可持续健康发展。