李田青 吳進(jìn)星

摘要：文章認(rèn)為橋梁荷載試驗(yàn)作為綜合評(píng)定橋梁工程質(zhì)量、檢驗(yàn)橋梁實(shí)際承載能力最直接、最準(zhǔn)確的一種技術(shù)手段，應(yīng)在工程交工驗(yàn)收質(zhì)量檢驗(yàn)中得到重視和應(yīng)用。廣西建設(shè)工程管理部門(mén)或質(zhì)量監(jiān)督機(jī)構(gòu)也應(yīng)補(bǔ)充規(guī)定橋梁承載能力檢驗(yàn)抽樣比例，以便貫徹執(zhí)行國(guó)家、行業(yè)管理部門(mén)關(guān)于建設(shè)工程檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)和交工驗(yàn)收辦法要求進(jìn)行橋梁荷載試驗(yàn)的規(guī)定，確保橋梁結(jié)構(gòu)安全投入運(yùn)營(yíng)。

關(guān)鍵詞：橋梁;荷載試驗(yàn);交工驗(yàn)收;檢驗(yàn)

This article considers that bridge load test is the most direct and accurate technical means to comprehensively assess the bridge engineering quality and verify the actual bearing capacity of bridges，which requires the attention and the application in the quality inspection of engineering completion acceptance.Guangxi construction engineering management department or quality supervision agency should also supplement the regulations for the sampling ratio of bridge bearing capacity inspection，in order to implement the regulations of national and industrial management departments on the bridge load test of construction engineering inspection and evaluation standards and completion acceptance requirements，so as to ensure the bridge structure safety and being put into operation.

Bridge;Load test;Completion acceptance;Inspection

0 引言

作為公共基礎(chǔ)設(shè)施，橋梁工程建設(shè)質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到橋面行駛車(chē)輛和行人的安全。橋梁工程質(zhì)量與原材料、混合料、構(gòu)配件、工程實(shí)體的質(zhì)量有關(guān)，取決于工程勘察單位、設(shè)計(jì)單位、施工單位的工作質(zhì)量，也跟建設(shè)單位、監(jiān)理單位、質(zhì)量監(jiān)督機(jī)構(gòu)等監(jiān)督管理力度有關(guān)，需要建設(shè)項(xiàng)目參與各方嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家法律、法規(guī)、工程建設(shè)強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

建設(shè)工程交工驗(yàn)收質(zhì)量檢驗(yàn)，是評(píng)價(jià)工程質(zhì)量，確保建設(shè)項(xiàng)目順利投入運(yùn)營(yíng)、安全運(yùn)營(yíng)的最后把關(guān)。交工驗(yàn)收質(zhì)量檢驗(yàn)，包括施工單位自檢、監(jiān)理單位抽檢以及建設(shè)單位、質(zhì)量監(jiān)督機(jī)構(gòu)組織或委托第三方試驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)工程質(zhì)量的檢驗(yàn)。對(duì)于橋梁工程來(lái)說(shuō)，由于行業(yè)管理規(guī)定以及檢測(cè)設(shè)備、人員專(zhuān)業(yè)水平、檢測(cè)資質(zhì)的不足，施工單位、監(jiān)理單位僅能夠檢驗(yàn)原材料、混合料質(zhì)量以及構(gòu)配件、工程實(shí)體的尺寸、位置、外觀缺陷，對(duì)與安全運(yùn)營(yíng)最為相關(guān)的橋梁工程承載能力則只能進(jìn)行間接和定性評(píng)定。對(duì)橋梁工程承載能力進(jìn)行直接、準(zhǔn)確、定量鑒定，一般由建設(shè)單位、質(zhì)量監(jiān)督機(jī)構(gòu)組織或委托有資質(zhì)的第三方試驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)通過(guò)橋梁荷載試驗(yàn)予以檢驗(yàn)。

1 橋梁荷載試驗(yàn)技術(shù)及原理

橋梁荷載試驗(yàn)是通過(guò)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)施加與設(shè)計(jì)荷載等效的荷載，利用儀器設(shè)備和軟件，采集、分析橋梁關(guān)鍵部位和截面力學(xué)效應(yīng)和振動(dòng)特性，以評(píng)定橋梁工程質(zhì)量、檢驗(yàn)橋梁實(shí)際承載能力的一種最直接、最準(zhǔn)確的技術(shù)手段。橋梁荷載試驗(yàn)包括靜載試驗(yàn)和動(dòng)載試驗(yàn)。

橋梁荷載試驗(yàn)分為試驗(yàn)準(zhǔn)備、荷載試驗(yàn)和試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理分析等三個(gè)階段的工作。試驗(yàn)準(zhǔn)備階段工作主要包括設(shè)計(jì)圖紙和施工資料的收集、擬定試驗(yàn)橋跨、橋梁結(jié)構(gòu)有限元模型建立和結(jié)構(gòu)計(jì)算分析、擬定試驗(yàn)荷載、測(cè)試項(xiàng)目、測(cè)試點(diǎn)理論值計(jì)算、儀器配套以及測(cè)點(diǎn)布設(shè)等。荷載試驗(yàn)階段工作主要包括施加分級(jí)試驗(yàn)荷載、卸除荷載、采集荷載作用下力學(xué)效應(yīng)和振動(dòng)特性等。試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理分析階段工作主要包括整理橋梁位移、靜撓度、靜應(yīng)變、裂縫擴(kuò)展閉合情況、動(dòng)撓度、動(dòng)應(yīng)變等，分析計(jì)算結(jié)構(gòu)校驗(yàn)系數(shù)、相對(duì)殘余應(yīng)變、沖擊系數(shù)、自振頻率、阻尼比、振型等。

當(dāng)出現(xiàn)下列情況之一時(shí)，可判定橋梁實(shí)際承載能力不滿(mǎn)足要求：

（1）主要測(cè)點(diǎn)校驗(yàn)系數(shù)>1.0;

（2）主要測(cè)點(diǎn)相對(duì)殘余應(yīng)變>20%;

（3）裂縫擴(kuò)展、閉合超過(guò)規(guī)定;

（4）橋梁基礎(chǔ)發(fā)生不穩(wěn)定沉降變位。

2 荷載試驗(yàn)技術(shù)在橋梁交工驗(yàn)收中的應(yīng)用

2.1 工程概況

那厘右江特大橋主橋鋼筋混凝土箱形拱橋，分為左右兩幅橋梁，橋跨單孔凈跨為160 m，凈矢高24.611 m，矢跨比1/6.5，拱軸系數(shù)為1.76。拱圈高2.8 m，拱圈頂全寬11.0 m，位于拱圈外側(cè)的兩片拱箱為邊箱，中間各片為中箱。邊箱的外側(cè)腹板厚14 cm，其余腹板厚度均為8 cm。邊中拱箱頂厚度為20 cm，底板厚度為25 cm，箱軸中距均為1.6 m。每箱底板寬度1.56 m，中箱采用1.42 m，現(xiàn)澆縱縫18 cm。行車(chē)道板采用10 m跨徑的空心板，單幅橫向布置11塊板。橋面鋪裝采用10 cm厚C50防水混凝土現(xiàn)澆層+10 cm改性瀝青混凝土，防水層為水性滲透型無(wú)機(jī)防水劑。設(shè)計(jì)荷載等級(jí)：公路-Ⅰ級(jí)，人群2.5 kN/m2。橋面寬度：29.50 m=2×[0.25 m（人行道欄桿）+1.57 m （人行道）+0.43 m（防撞墻）+11.75 m（行車(chē)道） +0.75 m（防撞墻及一半中央分隔帶寬度）]。

2.2 荷載試驗(yàn)方案

選取那厘右江特大橋左幅主橋?yàn)楹奢d試驗(yàn)對(duì)象。

2.2.1 有限元分析

采用專(zhuān)用結(jié)構(gòu)軟件Midas/Civil建立橋梁有限元模型，計(jì)算分析結(jié)構(gòu)振型，得到結(jié)構(gòu)振動(dòng)頻率和沖擊系數(shù)（見(jiàn)表1）。

2.2.2 靜載試驗(yàn)

2.2.2.1 測(cè)試內(nèi)容及截面布置

在拱圈L/4（截面B）、3L/8（截面C）、L/2（截面D）最大正彎矩效應(yīng)下，截面B、C、D處拱箱的應(yīng)變和截面B、G（3L/4截面）、D處拱箱的撓度;在拱圈兩岸拱腳（截面A和E）最大負(fù)彎矩效應(yīng)下，截面A、E處拱箱的應(yīng)變（見(jiàn)圖1）。

2.2.2.2 測(cè)點(diǎn)布置

截面A、B、C和E的應(yīng)變測(cè)點(diǎn)布置在拱背;截面D的應(yīng)變測(cè)點(diǎn)布置在拱腹;拱圈上的各測(cè)試截面均布置7個(gè)混凝土應(yīng)變測(cè)點(diǎn);空心板測(cè)試截面布置11個(gè)混凝土應(yīng)變測(cè)點(diǎn);撓度測(cè)點(diǎn)布置在各拱箱中心線對(duì)應(yīng)的拱背。采用數(shù)字水準(zhǔn)儀進(jìn)行測(cè)量。

2.2.2.3 試驗(yàn)工況

共安排6個(gè)試驗(yàn)工況，以彎矩等效原則在橋面布設(shè)車(chē)輛荷載，計(jì)算荷載試驗(yàn)效率系數(shù)，通過(guò)調(diào)整、優(yōu)化車(chē)輛位置和數(shù)量，使荷載試驗(yàn)效率系數(shù)控制在0.95～1.05之間。試驗(yàn)工況詳見(jiàn)表2。

2.2.3 動(dòng)載試驗(yàn)

2.2.3.1 脈動(dòng)試驗(yàn)

在試驗(yàn)跨測(cè)試截面D處橋面行車(chē)道上布置1個(gè)豎向傳感器，測(cè)量外界各種因素所引起的橋梁微小且不規(guī)則的振動(dòng)，然后進(jìn)行頻譜分析，最終得到橋梁結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性（自振頻率和阻尼比）。

2.2.3.2 跑車(chē)試驗(yàn)

試驗(yàn)車(chē)以不同的車(chē)速沿橋面行車(chē)道勻速往返行駛，采集測(cè)試截面D的動(dòng)應(yīng)變并計(jì)算沖擊系數(shù)。

2.3 靜載試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.3.1 撓度測(cè)試結(jié)果

截面B、G、D的撓度測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表3～6。

2.3.2 應(yīng)變測(cè)試結(jié)果

截面A、E、B、C、D的應(yīng)變測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表7～12.

2.3.3 靜載試驗(yàn)結(jié)果分析

通過(guò)對(duì)那厘右江特大橋主橋左幅試驗(yàn)跨靜載試驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)的分析，可得出如下結(jié)果：

（1）在各靜載試驗(yàn)工況下，試驗(yàn)跨控制截面拱圈撓度平均值的撓度校驗(yàn)系數(shù)值在0.620～0.709之間，均<1.0，說(shuō)明試驗(yàn)跨的整體剛度滿(mǎn)足要求。

（2）在各靜載試驗(yàn)工況下，試驗(yàn)跨控制截面拱圈應(yīng)變平均值的應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)值在0.453～0.755之間，均<1.0，說(shuō)明試驗(yàn)跨的整體強(qiáng)度滿(mǎn)足要求。

（3）在各靜載試驗(yàn)工況下，試驗(yàn)跨測(cè)試截面的最大相對(duì)殘余撓度和相對(duì)殘余應(yīng)變分別為9.7%和17.9%，均<20%，說(shuō)明試驗(yàn)跨在各工況下處于彈性受力狀態(tài)。

2.4 動(dòng)載試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.4.1 脈動(dòng)試驗(yàn)

通過(guò)對(duì)那厘右江特大橋左幅主橋加速度時(shí)程響應(yīng)曲線和頻譜圖進(jìn)行分析，實(shí)測(cè)一階和二階振動(dòng)頻率分別為0.95 Hz和1.80 Hz，均高于對(duì)應(yīng)的理論計(jì)算頻率值，這說(shuō)明橋梁整體動(dòng)剛度比設(shè)計(jì)良好。實(shí)測(cè)阻尼比為4.053%（見(jiàn)表13）。

2.4.2 跑車(chē)試驗(yàn)

跑車(chē)試驗(yàn)均采用2輛車(chē)，通過(guò)不同車(chē)輛速度下的動(dòng)應(yīng)變時(shí)程曲線的振蕩峰值和谷值，可以計(jì)算出沖擊系數(shù)。不同車(chē)速下實(shí)測(cè)沖擊系數(shù)如表14所示。

2.5 荷載試驗(yàn)結(jié)論

綜合分析靜載試驗(yàn)和動(dòng)載試驗(yàn)結(jié)果，在設(shè)計(jì)等效荷載作用下，那厘右江特大橋左幅主橋應(yīng)變和撓度校驗(yàn)系數(shù)均<1.0，結(jié)構(gòu)動(dòng)力性能良好，橋梁承載能力滿(mǎn)足設(shè)計(jì)荷載（汽車(chē)荷載：公路-Ⅰ級(jí)）要求。

3 結(jié)語(yǔ)

橋梁荷載試驗(yàn)作為綜合評(píng)定橋梁工程質(zhì)量、檢驗(yàn)橋梁實(shí)際承載能力最直接、最準(zhǔn)確的一種技術(shù)手段，應(yīng)在工程交工驗(yàn)收質(zhì)量檢驗(yàn)中得到重視和應(yīng)用。

《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn) 第一冊(cè) 土建工程》 （JTG F80/1-2017 ）規(guī)定“特大跨徑的橋梁、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的橋梁和承載能力需要驗(yàn)證的橋梁應(yīng)進(jìn)行荷載試驗(yàn)”，但對(duì)常規(guī)橋梁沒(méi)有規(guī)定。交通運(yùn)輸部2010年《關(guān)于印發(fā)公路工程竣交工驗(yàn)收辦法實(shí)施細(xì)則的通知》附件1《公路工程質(zhì)量鑒定辦法》規(guī)定“橋梁承載力等均應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求”，但對(duì)橋梁抽檢比例沒(méi)有規(guī)定。貴州、重慶等省份地方交通質(zhì)量監(jiān)督機(jī)構(gòu)補(bǔ)充規(guī)定了橋梁承載力鑒定抽樣比例，抽檢范圍涵蓋每個(gè)施工合同段和每種橋型結(jié)構(gòu)、每種橋跨孔徑。廣西建設(shè)工程管理部門(mén)或質(zhì)量監(jiān)督機(jī)構(gòu)也應(yīng)補(bǔ)充相關(guān)規(guī)定，以便貫徹執(zhí)行國(guó)家、行業(yè)管理部門(mén)關(guān)于建設(shè)工程檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)和交工驗(yàn)收辦法要求對(duì)橋梁進(jìn)行荷載試驗(yàn)的規(guī)定，確保橋梁結(jié)構(gòu)安全投入運(yùn)營(yíng)。

參考文獻(xiàn)：

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[3]交通運(yùn)輸部.關(guān)于印發(fā)公路工程竣交工驗(yàn)收辦法實(shí)施細(xì)則的通知（交公路發(fā)（2010）65號(hào)文）[Z].2010.