韋旭東　凌蘭芳

摘要：通過荷載試驗(yàn)檢測(cè)橋梁整體受力性能和承載力是否達(dá)到設(shè)計(jì)文件和規(guī)范要求，評(píng)定橋梁運(yùn)營(yíng)狀況，為實(shí)施橋梁管制、日常監(jiān)測(cè)及維修加固提供基礎(chǔ)資料。

關(guān)鍵詞：橋梁荷載檢測(cè)分析

1 橋梁靜載試驗(yàn)簡(jiǎn)敘

橋梁靜載試驗(yàn)主要測(cè)試橋梁控制截面的應(yīng)變、撓度和裂縫開展情況。將靜力計(jì)算結(jié)果與荷載試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，并結(jié)合原施工控制時(shí)所獲得的成橋狀態(tài)恒載應(yīng)力以確定橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)際工作狀態(tài)與設(shè)計(jì)期望值是否相符，可判定結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量、運(yùn)營(yíng)安全度，并評(píng)估橋梁結(jié)構(gòu)的承載能力。

1.1 應(yīng)變觀測(cè)。首先由計(jì)算確定橋梁的控制截面，然后在主梁控制截面處粘貼振弦式應(yīng)變計(jì)或電阻應(yīng)變片測(cè)量其應(yīng)變。由于混凝土材料自身的離散性及裂縫的影響，混凝土橋梁的應(yīng)變測(cè)試結(jié)果可能不太理想。通過實(shí)測(cè)的應(yīng)變值和理論建模分析計(jì)算值的對(duì)比，可得到橋梁結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度校驗(yàn)系數(shù)，該系數(shù)反映了橋梁結(jié)構(gòu)實(shí)際強(qiáng)度與設(shè)計(jì)預(yù)計(jì)值的偏差程度。

1.2 撓度觀測(cè)。用百分表、精密水準(zhǔn)儀或全站儀觀測(cè)橋梁結(jié)構(gòu)在荷載作用下的變形情況。通過實(shí)測(cè)變形和理論建模分析的對(duì)比，可得到橋梁的結(jié)構(gòu)剛度校驗(yàn)系數(shù)，它反映了橋梁結(jié)構(gòu)實(shí)際剛度與設(shè)計(jì)預(yù)計(jì)值的偏差程度。

1.3 裂縫觀測(cè)。加載試驗(yàn)中裂縫觀測(cè)重點(diǎn)應(yīng)放在結(jié)構(gòu)承受拉力較大部位及原有裂縫較長(zhǎng)、較寬的部位。

2 工程實(shí)體概況

浙江湖州南潯長(zhǎng)申線航道上一座人行天橋?yàn)榭绾涌缍?2m的系桿拱橋，該橋建于1982年，是某公司員工的人行及自行車通道，由于年代較久，需要對(duì)該橋進(jìn)行靜載試驗(yàn)分析，才能繼續(xù)使用。該橋全長(zhǎng)62m，橋面板寬3.3m，通航凈空為38×5m，主孔跨徑計(jì)算跨徑為60米，矢高為12m。拱肋采用高1.0m、寬0.5m的工字型斷面，為C40鋼筋混凝土，拱肋軸線為二次拋物線Y=4fX(L-X)/L2；系梁采用高度為1.05m、寬0.5m的矩形梁，為C50預(yù)應(yīng)力砼構(gòu)件；橋面系分為端橫梁和中橫梁；全橋11根吊桿采用φj15.24預(yù)應(yīng)力鋼絞線，標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度為1860MPa；共設(shè)置3道風(fēng)撐，風(fēng)撐采用高0.8m、寬0.4m的工字型斷面；橋面采用水泥混凝土鋪裝，中心厚度為15cm，橫坡通過鋪裝層調(diào)整，下部采用樁基接蓋梁的結(jié)構(gòu)。該橋設(shè)計(jì)荷載為5kN/m²人群荷載。

3 荷載試驗(yàn)?zāi)康?、依?jù)及內(nèi)容

通過荷載試驗(yàn)檢測(cè)橋梁整體受力性能及承載力是否達(dá)到設(shè)計(jì)文件和規(guī)范要求，評(píng)定橋梁運(yùn)營(yíng)狀況，為實(shí)施橋梁管制、日常監(jiān)測(cè)及維修加固提供基礎(chǔ)資料。本次靜載試驗(yàn)方案是根據(jù)《大跨徑混凝土橋梁試驗(yàn)方法》(以下簡(jiǎn)稱《方法》)和我國現(xiàn)行的《公路橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范》，以及有關(guān)的竣工文件和理論分析計(jì)算制定的。

4 靜載試驗(yàn)方法、內(nèi)容與結(jié)果

為檢驗(yàn)該橋的施工質(zhì)量是否符合設(shè)計(jì)要求，根據(jù)該橋主要試驗(yàn)?zāi)康?，我中心根?jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，對(duì)人行天橋進(jìn)行靜載試驗(yàn)，靜載試驗(yàn)測(cè)試項(xiàng)目主要包括以下幾個(gè)方面：①拱肋控制截面在試驗(yàn)荷載下的應(yīng)力及撓度；②系梁控制截面在試驗(yàn)荷載下的應(yīng)力及撓度；③試驗(yàn)前后梁體的開裂情況調(diào)查。

4.1 截面選擇 利用橋梁結(jié)構(gòu)分析專用程序Midas/Civil對(duì)該橋進(jìn)行結(jié)構(gòu)靜力和動(dòng)力分析。根據(jù)設(shè)計(jì)荷載作用下的

彎矩、撓度包絡(luò)圖，確定測(cè)試截面，各測(cè)試截面的具體位置如圖所示。

4.2 測(cè)點(diǎn)布置

4.2.1 應(yīng)力測(cè)點(diǎn) 混凝土拱肋、系桿截面應(yīng)力采用混凝土表面應(yīng)變計(jì)進(jìn)行測(cè)試，主要測(cè)試各控制截面的應(yīng)力分布規(guī)律和受力性能。

4.2.2 位移測(cè)點(diǎn) 在拱肋上面放置棱鏡采用全站儀觀測(cè)其位移，橋面豎向撓度采用高精度的電子水準(zhǔn)儀進(jìn)行測(cè)量。

4.3 加載工況 靜載試驗(yàn)采用堆沙袋的方式進(jìn)行加載，使得在試驗(yàn)荷載作用下結(jié)構(gòu)控制截面的內(nèi)力值和設(shè)計(jì)正常使用荷載作用下的內(nèi)力值的比值，即荷載試驗(yàn)效率系數(shù)達(dá)到，以滿足試驗(yàn)規(guī)范要求。試驗(yàn)過程加載采用分級(jí)加載的方式，分4級(jí)加載，分別為：25％→50％→75％→100％。

4.4 試驗(yàn)結(jié)論 主橋各控制截面在試驗(yàn)荷載作用下?lián)隙葘?shí)測(cè)值均小于理論計(jì)算值，撓度校驗(yàn)系數(shù)小于1.0，且基本接近常值下限，表明其整體剛度較大，滿足設(shè)計(jì)要求。主橋各控制截面在分級(jí)試驗(yàn)荷載作用下?lián)隙茸兓痉暇€性變化趨勢(shì)，表明其處于良好的彈性工作狀態(tài)。拱肋和系梁控制截面在試驗(yàn)荷載作用下應(yīng)力實(shí)測(cè)值均小于理論計(jì)算值，滿足應(yīng)力校驗(yàn)系數(shù)小于1.0，說明結(jié)構(gòu)強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求，在試驗(yàn)荷載下具有一定安全儲(chǔ)備。在分級(jí)加載作用下，控制截面應(yīng)力變化趨勢(shì)基本符合線性關(guān)系，說明結(jié)構(gòu)在試驗(yàn)荷載作用下，結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)基本處于彈性范圍之內(nèi)。在試驗(yàn)荷載作用下，主橋各測(cè)試斷面卸載后其殘余變形量均在《大跨徑混凝土橋梁試驗(yàn)方法》規(guī)定的20％以內(nèi)，說明結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的撓度能夠得到恢復(fù)，表明結(jié)構(gòu)處于線彈性工作狀態(tài)。在試驗(yàn)前后對(duì)結(jié)構(gòu)各關(guān)鍵部位和控制截面進(jìn)行了檢查，無明顯可見裂縫產(chǎn)生，表明結(jié)構(gòu)在試驗(yàn)荷載作用下結(jié)構(gòu)抗裂性基本滿足設(shè)計(jì)要求。

5 結(jié)語

橋梁荷載試驗(yàn)結(jié)果在人行天橋結(jié)構(gòu)承載力評(píng)估中具有不可替代的作用，工程上比較通用的方法是采用堆載的方法進(jìn)行靜載試驗(yàn)，就目前而言，存在的主要問題是如何更精細(xì)、更有效地利用荷載試驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)結(jié)果有效地識(shí)別結(jié)構(gòu)的損傷和承載力水平狀況，并由此評(píng)估結(jié)構(gòu)的可靠度水平和預(yù)期壽命，并用以指導(dǎo)結(jié)構(gòu)的維修養(yǎng)護(hù)。對(duì)于橋梁荷載試驗(yàn)本身，一些不需要中斷橋梁交通，歷時(shí)短的快速檢測(cè)試驗(yàn)方法如環(huán)境脈動(dòng)激勵(lì)試驗(yàn)也將會(huì)進(jìn)一步得到發(fā)展，以更快速有效地評(píng)估橋梁的承載能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]JTJ 023-85.公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范[S]．