許紅聲

摘要：文章介紹了橋梁靜載試驗的目的與一般程序，并結(jié)合預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁工程實例，分析了靜載試驗方法及其應(yīng)用情況。

關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力;混凝土空心板梁;荷載試驗;靜載試驗

This article introduces the purpose and general procedure of bridge static load test，and analyzes the static load test method and its application situation in combination with the prestressed concrete hollow slab beam engineering example.

Prestress;Concrete hollow slab beam;Load test;Static load test

0 引言

當前，我國不少公路、城市橋梁多數(shù)采用預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁結(jié)構(gòu)，其設(shè)計簡單、工藝成熟、造價較低，應(yīng)用越加廣泛。根據(jù)橋梁建設(shè)與運營情況來看，其建成后需做好相關(guān)試驗檢測工作，確保工程質(zhì)量滿足設(shè)計與規(guī)范要求;同時橋梁使用過程中難免出現(xiàn)各種損傷，威脅行車安全，需落實試驗評定工作，因此需制定科學的橋梁加固方案，切實保證橋梁運營安全、可靠。

1 橋梁荷載試驗概述

基于我國交通事業(yè)的發(fā)展，各種公路、橋梁建設(shè)數(shù)量持續(xù)增加，同時很多早期建成的橋梁逐步進入維修養(yǎng)護階段。為充分利用現(xiàn)有橋梁，必須要對其使用性能、效果有一個全面的掌握，應(yīng)通過荷載現(xiàn)場試驗檢驗橋梁質(zhì)量，記錄橋梁應(yīng)變測試結(jié)果，了解橋梁的真實結(jié)構(gòu)響應(yīng)，以此評定橋梁運營荷載等級和實際使用情況。

根據(jù)荷載性質(zhì)的不同，可將橋梁荷載試驗分為兩種：（1）靜載試驗;（2）動載試驗。靜載試驗主要是將靜止的荷載作用在橋梁指定位置，主要檢測參數(shù)包括靜力位移、靜力應(yīng)變、裂縫、沉降等，以此判斷橋梁的承載力、工作性能。其具體應(yīng)用情況如圖1所示。本文主要圍繞其展開具體分析，以實現(xiàn)對橋梁結(jié)構(gòu)的科學評價。

2 預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁靜載試驗的目的與一般程序

靜載試驗是檢測橋梁結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)的重要方法之一，本文結(jié)合相關(guān)實踐經(jīng)驗，對預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁荷載試驗的目的、內(nèi)容與一般程序進行簡要的歸納分析。

2.1 靜載試驗的目的

預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁靜載試驗的目的主要可歸納為：

（1）檢驗橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工質(zhì)量：橋梁建成后均需進行質(zhì)量檢驗，靜載試驗報告是橋梁質(zhì)量評價的重要依據(jù)之一，用以驗證結(jié)構(gòu)的安全性、可靠性。

（2）完善橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計方法：基于橋梁事業(yè)的發(fā)展，各種新材料、新工藝得到了廣泛的推廣應(yīng)用，實際作業(yè)中難免遇到一些問題，對此必須通過靜載試驗等方式獲得相關(guān)的橋梁參數(shù)，以此驗證設(shè)計方法的正確性，或為設(shè)計計算、優(yōu)化提供可靠的數(shù)據(jù)積累。

（3）明確橋梁結(jié)構(gòu)工作性能，判斷是否滿足使用條件：時至今日我國建成的橋梁數(shù)量已經(jīng)十分龐大，其中不少早期建成的橋梁在長期運營過程中出現(xiàn)了各種損傷，對于此類橋梁必須落實相關(guān)試驗檢測工作，明確橋梁承載力、使用性能，以此制定合理的限載方案和加固方案。

2.2 靜載試驗一般程序

橋梁靜載試驗是一項系統(tǒng)的、復雜的工作，必須根據(jù)試驗?zāi)康淖龊孟嚓P(guān)調(diào)查工作，制定周密的試驗方案，提出可行的試驗計劃。靜載試驗主要內(nèi)容與一般程序如下：

2.2.1 靜載試驗內(nèi)容

橋梁靜載試驗內(nèi)容如圖2所示。

2.2.2 靜載試驗一般程序

橋梁靜載試驗主要可分為三大階段，具體如下：

（1）橋梁考察和方案設(shè)計。此階段是橋梁靜載試驗開展的必要階段，其主要工作內(nèi)容包括：技術(shù)資料收集、橋梁現(xiàn)狀檢查、理論計算、試驗方案制定、現(xiàn)場準備等。

①技術(shù)資料的收集：包括設(shè)計文件、施工文件、監(jiān)理記錄、原始試驗資料、橋梁養(yǎng)護與維修記錄等;同時還需收集橋梁運營階段的車流量、重載車輛情況等。

②橋梁外觀檢查：主要檢查對象包括上、下部結(jié)構(gòu)與支座，檢查表面裂縫情況、支座老化情況、螺栓松緊度等，以此基本掌握橋梁現(xiàn)狀。

③理論計算與分析：理論計算包括內(nèi)力計算、試驗荷載效應(yīng)計算等。具體如表1所示。重要橋梁需與原設(shè)計單位理論計算成果進行對比，確保一致。

④試驗方案制定：基于上述分析結(jié)果制定靜載試驗方案，主要包括確定測試內(nèi)容、設(shè)計加載方案與觀測方案、選用儀器儀表、配備人員等;若有必要需聘請專家評審，完善靜載試驗實施細則。

⑤現(xiàn)場試驗準備：包括接通電源、搭設(shè)腳手架等臨時結(jié)構(gòu)、準備安全工具、封閉交通、落實加載用車輛和設(shè)備等。

（2）加載與觀測。此階段是靜載試驗的核心環(huán)節(jié)，需按預(yù)定試驗方案、程序落實各項工作，規(guī)范使用加載設(shè)備、測試儀器，記錄好橋梁受力后的各項指標。

①橋梁測點布設(shè)：測點不宜過多，要求主要測點的布設(shè)可控制結(jié)構(gòu)最大應(yīng)力（應(yīng)變）、最大撓度，可同一測點采取不同測試方法校對，確保觀測結(jié)果的精確性。

②針對部分重要工況，做好預(yù)壓、試探性試驗，消除溫度等因素的影響，以更好地達到試驗?zāi)繕恕?/p>

③及時比較理論值、實測值，判斷是否需終止加載，確保試驗安全。

（3）資料分析與處理。此階段是數(shù)據(jù)綜合分析環(huán)節(jié)，原始試驗數(shù)據(jù)無規(guī)律、無條理，需做好數(shù)理統(tǒng)計分析、解碼處理等工作，過濾溫度等非彈性因素的影響，獲得更加精確的試驗結(jié)果，以此做出科學判斷。

3 預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁靜載試驗

3.1 工程概況

本文僅以某橋梁靜載試驗為例展開分析。此橋梁結(jié)構(gòu)采用的是16 m簡支預(yù)制預(yù)應(yīng)力空心板梁，共計7跨，每跨橫向7片梁，先張法施工，采用C50混凝土。板高、中板寬分別為0.7 m、1.03 m，預(yù)應(yīng)力筋選用高強低松弛鋼絞線，“雙控”施工;下部結(jié)構(gòu)采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，樁徑120 cm。如圖3所示即為橋梁橫截面示意圖。

3.2 靜載試驗的目的、設(shè)備

本項目主要是通過靜載試驗，檢驗橋梁受力情況是否滿足規(guī)范要求，同時通過試驗數(shù)據(jù)的綜合分析，對橋梁現(xiàn)狀進行總體評價。具體試驗設(shè)備如表2所示。

3.3 靜載試驗方法

3.3.1 測點布置

本項目測點布置情況如圖4所示。

3.3.2 試驗加載

（1）試驗荷載效率控制在0.8～1.0;分級加載，4級加載、1級卸載;每一加載工況進行2次，保證數(shù)據(jù)精確。

（2）加載階段落實安全監(jiān)測工作，根據(jù)結(jié)構(gòu)控制截面變位、應(yīng)力情況，及時判斷是否需停止加載。

（3）本項目加載采用35 t重車，加載方式見圖5。

3.3.3 試驗結(jié)果與分析

（1）橫向分布試驗：如圖6所示即為實測橫向分布影響曲線：曲線圓滑，表明橫向連接正常。

（2）截面應(yīng)變分析：實測時，在受力相對不利的3#～6#梁梁底兩側(cè)布置2排應(yīng)變測點，并開展2次循環(huán)加載測試。本次實測卸載殘余應(yīng)變較小，2次加載量測顯示殘余應(yīng)變值與第四級應(yīng)變值之比分別在20%、10%以內(nèi)，滿足要求，截面變形處于彈性工作狀態(tài)。

（3）抗裂性分析：本項目在3#～6#梁梁底兩側(cè)布置5～7個鋼弦應(yīng)變計，相鄰距離控制在30 cm，分級加載，測試每級荷載下梁體下緣應(yīng)變，繪制ε-η關(guān)系圖（X軸、Y軸分別為荷載效率系數(shù)、梁體下緣實測應(yīng)變）。若是圖中出現(xiàn)拐點，則表明此處或是周邊存在開裂情況。通過對部分抗裂應(yīng)變測點實測情況可知，實測應(yīng)變與荷載效率線性關(guān)系良好，截面應(yīng)變沿截面高度分布的線性相關(guān)系數(shù)為0.999 1，說明梁體截面變形符合平截面假定，無開裂情況，滿足規(guī)范要求。

（4）剛度評定：本項目實測第二循環(huán)最大級試驗荷載下1#～7#、9#梁撓度值，經(jīng)對比實測值偏小;撓度校驗系數(shù)為0.341～0.521，基本滿足規(guī)范要求。根據(jù)實測撓度推算1#～7#、9#梁在汽車荷載作用下（不計沖擊）的撓度值、撓跨比f/L如表3所示，結(jié)構(gòu)剛度滿足規(guī)范要求。

4 結(jié)語

綜上所述，荷載試驗在檢驗橋梁施工質(zhì)量、運營安全性等方面發(fā)揮著巨大的作用。本文主要以靜載試驗為研究對象展開分析，此項目工作主要包括橋梁考察和方案設(shè)計、加載與觀測、資料分析與處理三大階段，實踐性較強，要求試驗人員必須具備豐富的現(xiàn)場經(jīng)驗，能夠?qū)⒗碚撚嬎闩c實橋檢測充分結(jié)合，切實獲得精確的試驗結(jié)果，以此指導橋梁安全度判別、加固維修方案的制定，切實發(fā)揮橋梁應(yīng)有的運營效益。

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