荷载试验在桥梁检测中的应用

梁爽,王虎,王松

山东华鉴工程检测有限公司 山东 济南 250000

摘要：当前，国内交通运输行业发展十分迅猛，大量的桥梁投入运营，其养护和安全运营也面临了严峻的考验。对于这些新运营桥梁运营安全的判断，最直接的方法就是进行桥梁检测。桥梁的检测分为初始检查、日常检查、经常检查、定期检查和特殊检查。其中经常检查和定期检查主要以目测结合仪器对桥梁结构表观病害和局部缺陷进行检测评定，当桥梁出现原因不明或影响不清的病害时需开展特殊检查。而特殊检查中的荷载试验则是检测、试验、判断桥梁结构及部件的工作性能的最直接、最有效的手段。通过荷载试验可评估桥梁使用性能和承载能力，为桥梁的养护管理提供科学的依据。桥梁投入运营前交竣工验收的数据为桥梁结构状态的初始数据，后续再进行荷载试验时，可通过两者数据间的对比来评估桥梁结构的承载性能下滑状况。

关键词：荷载试验；桥梁检测；应用

引言

荷载试验作为公路桥梁承载能力评估最直接的方式，其评定的关键参数是校验系数。校验系数是指试验荷载作用下实测应变或变形值与计算值的比值，其大小仅和试验实测值和理论计算值有关。试验实测值依赖于试验环境、操作水平和试验仪器等，在当前的测试水平下，即使在实桥野外环境下也能稳定准确地测出桥梁构件的变形与应变。但荷载试验结构理论计算却存在一定的差别，主要受模型建立、铺装层、横向连接、截面形式、配筋率、支座支撑形式等因素影响。

1工程概况

某40m预应力混凝土Ｔ梁桥在使用中出现局部稳定性不足的情况，难以满足车辆安全通行的要求。对此，拟采用粘贴钢板的方法对主梁进行加固处理。实际调查表明，局部T梁湿接缝与横隔板接头部位有明显的开裂问题，在处理时需将该部分凿除干净，再拆除构造钢筋，然后重新配筋并施工模板，于该处浇筑C50混凝土，构成更加完整与稳定的结构。此外，对于已受损伸缩缝和橡胶支座，均进行换新处理。

2结构计算概述

桥梁结构计算的基本思路是将实际桥梁结构简化为力学计算模型。对于装配式桥梁，常用的有两种计算方法：①利用横向分布的概念将空间结构问题简化为单个构件的平面问题；②采用有限元建立整桥的梁格法计算模型。横向分布是经过工程实践检验过的方法，其简化方法得到认可，计算人员不易出错。梁格法没有统一的简化标准，不同计算人员会有不同的理解，建立的模型也有差异。但梁格法可以考虑更多的因素，其计算结果也会更接近于实际桥梁。按照桥梁设计规范的要求，在进行设计计算时，主梁作为主要的受力部件进行承载能力计算，而桥面铺装等部件不参与受力计算，作为桥梁安全储备的一部分，这对于保障运营安全是有利的，但对运营桥梁进行评估时，应按桥梁结构实际工作状态进行简化。设计时桥面铺装、护栏等构件均可不参与受力，但荷载试验时若不考虑则会造成计算值偏大，校验系数偏小，结构承载力富余度大。

3荷载试验在桥梁检测中的应用

3.1静态试验

3.1.1加载位置与加载工况

为合理确定加载位置与加载工况，根据桥梁的实际情况，选定合适的加载车辆，进行边梁1/2截面抵抗最大正弯矩与抗弯刚度的偏心加载试验。

3.1.2关键技术指标

正式开始试验前，要确定车辆总重、车轴间距等各项关键指标，以有效开展荷载试验工作。

3.1.3试验荷载的分级方法

在确定结构截面最大内力或位移后，将其划分为多个级别（通常设置为4～5级），阶段性地组织荷载试验。对于时间或其他方面受限的情况，将分级量减少至3级。该桥梁的1/2截面偏心加载工作，分6级有序地施加；对于该截面的对称加载工况，则划分为4个等级。

3.1.4试验时间

考虑到现场日间环境温度易对试验结果造成影响，在夜间开展试验工作，以尽可能削弱外部因素的影响，保证试验结果的准确性。

3.1.5预加载

预加载环节，取最大加载量的20%～30%。在此之前需对各项试验条件进行详细检查，包含仪器仪表精度、参与试验人员配置情况等，在确保无误后方可开始预加载。

3.1.6停止加载的条件界定

随加载试验进程的推进，结构变位逐步转变为稳定状态，在满足此条件后，可组织下一阶段的荷载施加作业。若试验中出现以下情况则停止加载：

（1）实测应力达到或超过理论计算值；

（2）实测点向下变形量超过规范值；

（3）在加载过程中，裂缝发生扩大（例如长度、宽度等参数发生大幅度的增加）情况，或在该阶段出现新的裂缝且缝宽超过允许值；

（4）在加载过程中，桥梁的向下挠度实测值超过理论计算值，或其对应的挠度曲线分布特性明显偏离设计情况。

3.2静载试验结果分析

3.2.1桥梁结构工作状态分析

（1）桥梁承载力。本桥梁试验中，考虑满载条件，1/2截面挠度测点校验系数为0.88～0.91，1/2截面应变测点校验系数均值为0.32～0.73，均未超过小于1.00的要求，另外各点的校验值均能够稳定在规定范围内，说明桥梁结构的安全储备较好，能够满足要求。

（2）相对残余挠度和应变。根据要求，主要测点的残余应变、挠度不可超过0.20。从实际试验情况来看，经过卸载操作后，确定最大挠度测点，发现对应处的相对残余挠度均值在0.19～0.27范围内，相对残余应变均值为0.05～0.21，对比分析可知，其能够满足使用要求。

3.2.2抗裂性分析

在整个试验过程中，各片主梁、横隔梁底部及侧部均保持完整，即不存在开裂的情况，由此说明桥梁具有较好的抗裂性能。

3.2.3桥梁结构刚度分析

主梁1/2截面挠度限值为L/600。本次试验考虑40mT梁桥，根据既有工程参数，可以得到该截面的挠度限值，即4000/600=6.67（cm）。在试验满载状态下，该截面竖向挠度最大值为2.039cm，通过与限值的对比可知，实测值较小，试验结果满足要求。

结语

通过对本桥的静载试验以及相应的理论计算分析，根据国家的有关规范和设计要求，该桥受力总体上已达到设计和施工的预期目的，能够满足设计荷载承载要求。

参考文献

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