陳磊河 ，張江麗

(1.河南工程學院 土木工程系，河南 鄭州 451191；2.河南金尊置業(yè)有限公司，河南 鄭州 450002)

橋梁荷載試驗是對橋梁結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)進行直接測試的一種檢定手段，試驗的目的、任務(wù)和內(nèi)容通常由實際的生產(chǎn)或科研需要所決定[1-3].橋梁現(xiàn)場荷載試驗是橋梁結(jié)構(gòu)試驗中最基本的試驗,包括靜載試驗和動載試驗兩種.靜載試驗是結(jié)構(gòu)試驗中最大量、最常見的基本試驗[4]，一般可以通過重力或其他類型的加載設(shè)備來實現(xiàn)和滿足加載要求.靜載試驗是了解結(jié)構(gòu)特性的重要手段，具有直觀、可靠的特點，不僅可以直接解決結(jié)構(gòu)的靜載問題，而且在進行結(jié)構(gòu)動力試驗時，一般也要先進行靜載試驗，以測定結(jié)構(gòu)有關(guān)的特性參數(shù).下面以連霍高速河南段某預應(yīng)力混凝土空心板橋為例進行探討.

1 工程概況

1.1 試驗橋梁概況

該橋梁工程位于連霍高速公路鄭洛段，中心樁號為K685+898，于1995年建成并投入使用.該橋上部結(jié)構(gòu)為10 m跨裝配式預應(yīng)力混凝土空心板，分為南北兩幅，每幅橋?qū)?2 m，由12塊空心板組成，橋梁凈寬11 m，橋梁橫斷面如圖1所示.

圖1 橋梁橫斷面示意圖

該空心板按照JTJ 023-85《公路鋼筋混凝土及預應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》設(shè)計，經(jīng)前期橋梁外觀檢測，該橋梁的病害情況較為嚴重.由于客觀原因所限，原橋的詳細設(shè)計與竣工資料未獲得.在征得業(yè)主同意后，采用目前工程界公認的比較可靠的橋梁靜載試驗方法[5]，在南半幅橋梁上進行相應(yīng)的靜載試驗.

1.2 橋梁靜載試驗?zāi)康?/h3>

根據(jù)相關(guān)技術(shù)規(guī)程及試驗橋梁結(jié)構(gòu)的實際特點進行橋梁靜載試驗，主要達到以下幾個目的：

(1)測定該裝配式預應(yīng)力空心板橋在試驗荷載作用下的截面應(yīng)變及撓度；

(2)觀測該空心板橋在試驗過程中裂縫的發(fā)展變化情況；

(3)對該空心板橋的實際承載能力進行評定，為加固設(shè)計與施工提供試驗依據(jù).

2 橋梁靜載試驗

2.1 試驗的準備和組織

2.1.1 試驗人員的組織

根據(jù)試驗?zāi)康?、試驗要求和現(xiàn)場工作條件，試驗人員主要分為外聯(lián)保通組、橋上控載組、橋下設(shè)備組及后勤記錄組等.

2.1.2 試驗車輛的選擇

由于該橋依據(jù)JTJ 023-85《公路鋼筋混凝土及預應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》設(shè)計，其設(shè)計荷載等級為汽-超20，掛-120.其中，汽-超20級車隊中重車為(30+2×120+2×140) kN，該重車總噸位為550 kN，主車為(60+2×120) kN，該主車噸位為300 kN.

根據(jù)該橋?qū)嶋H的病害狀況、橋跨布置及靜載試驗?zāi)康牡燃夹g(shù)要求，確定采用2輛相同的載重約300 kN的東風自卸載重汽車進行橋梁靜載試驗，如圖2所示.試驗車輛平面軸距尺寸如圖3所示，其中1號試驗車前軸重54 kN，后軸重246 kN；2號試驗車前軸重66 kN，后軸重234 kN.1號試驗車南側(cè)布置，2號試驗車北側(cè)布置.

圖2 用于靜載試驗的2輛加載車輛

圖3 試驗車輛平面尺寸

2.1.3 荷載試驗工況的確定

由于該橋詳細的原始設(shè)計與竣工資料未獲得，經(jīng)初步計算，考慮了6種荷載試驗工況：①荷載工況1——偏載情況下，跨中截面彎矩最不利；②荷載工況2——偏載情況下，1/4跨截面彎矩最不利；③荷載工況3——偏載情況下，支點剪力最不利；④荷載工況4——中載情況下，跨中截面彎矩最不利；⑤荷載工況5——中載情況下，1/4跨截面彎矩最不利；⑥荷載工況6——中載情況下，支點剪力最不利.

2.1.4 主要儀器檢測及設(shè)備

現(xiàn)場采集設(shè)施、設(shè)備儀器主要有數(shù)字式電阻應(yīng)變儀、應(yīng)變片、百分表、放大鏡、卷尺、數(shù)碼相機及其他需用的設(shè)備與工具.

2.1.5 應(yīng)變、撓度及裂縫監(jiān)控

①應(yīng)變監(jiān)控：分別于該橋南幅每塊空心板跨中和1/4跨處粘貼電阻應(yīng)變片，并于試驗過程中采用數(shù)字式電阻應(yīng)變儀進行應(yīng)變監(jiān)控;②撓度監(jiān)控：搭設(shè)工作平臺，并分別于該通道橋南幅每塊空心板跨中、1/4跨及兩端支座處布設(shè)百分表，并于試驗過程中采用機讀或人讀的方式進行撓度監(jiān)控;③裂縫觀測：試驗過程中，指定人員隨時觀察結(jié)構(gòu)各部位可能產(chǎn)生的新裂縫、破損及不正常響聲等，及時報告試驗指揮人員，以便采取相應(yīng)措施.

2.2 試驗結(jié)果及分析

(1)各試驗荷載工況下，各空心板測點的試驗撓度值見表1～表6，各工況撓度橫向分布情況如圖4～圖9所示.

表1 荷載工況1各板撓度變形情況

圖4 工況1之跨中撓度橫向分布

圖5 工況2之1/4跨撓度橫向分布

表2 荷載工況2各板撓度變形情況

表3 荷載工況3各撓度變形情況

圖6 工況3之支點處撓度橫向分布

圖7 工況4之跨中撓度橫向分布

表4 荷載工況4各板撓度變形情況

表5 荷載工況5各板撓度變形情況

圖8 工況5之1/4跨撓度橫向分布

圖9 工況6之支點處撓度橫向分布

表6 荷載工況6各板撓度變形情況

基于表1～表6與圖4～圖9的分析可以看出，該橋橫向分布與設(shè)計狀態(tài)相比，其荷載橫向分布能力大幅度降低.其中，跨中和1/4跨橫向分布的差異，應(yīng)與沿橋梁縱向板間鉸縫的狀態(tài)有關(guān)；支點處撓度的變異，除與支點處鉸縫的工作狀態(tài)有關(guān)外，伸縮縫的影響也應(yīng)考慮在內(nèi).

將各荷載試驗工況所對應(yīng)的最不利截面的最大撓度實測值及基于試驗荷載的理論計算最大值列于表7并進行比較.

表7 各工況對應(yīng)控制截面的最大撓度對比

(2)各試驗荷載工況下，各空心板測點的混凝土應(yīng)變值見表8、圖10和圖11.

表8 各試驗荷載工況下各空心板測點的混凝土應(yīng)變值

圖10 各空心板跨中截面混凝土應(yīng)變值

圖11 各空心板1/4截面混凝土應(yīng)變值

將各荷載試驗工況所對應(yīng)的最不利截面的最大應(yīng)變/應(yīng)力實測值及基于試驗荷載的理論計算最大值列于表9，并進行比較.

表9 各工況對應(yīng)控制截面的最大應(yīng)變/應(yīng)力對比

3 結(jié)論

(1)靜載試驗結(jié)果表明，靜載試驗橋梁各板間連接處于不良工作狀態(tài)，橫向分布不均勻，應(yīng)采取必要的措施進行處理，以提高車輛荷載的橫向分布能力.

(2)靜載試驗結(jié)果表明，在試驗荷載作用下，橋梁結(jié)構(gòu)基本仍處于線彈性狀態(tài)，其安全性要求仍可滿足.但考慮到目前高速公路普遍存在的超載、超限問題，應(yīng)采取必要的結(jié)構(gòu)加固措施.

(3)橋梁靜載試驗結(jié)果也從一定程度上表明，橋梁的荷載橫向分布能力大幅度降低，并導致橋梁結(jié)構(gòu)整體剛度的降低，即使橋梁結(jié)構(gòu)的安全性仍能得到滿足，但其使用性要求(如變形)已經(jīng)不能得到滿足.

(4)通過橋梁靜載試驗，對橋梁安全性綜合評價結(jié)果進行驗證，結(jié)果表明，采用該基于橋梁結(jié)構(gòu)外觀檢查、檢測橋梁安全性的綜合評定方法，評價結(jié)果較符合橋梁結(jié)構(gòu)的實際狀況，便于工程應(yīng)用.

參考文獻：

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[3]馬進士，陶鵬，葉翔,等.基于靜載試驗的某預應(yīng)力混凝土簡支板橋狀態(tài)評估[J].工程建設(shè)與設(shè)計，2011(12)：104-107.

[4]盧紅斌.公路橋梁試驗檢測技術(shù)及應(yīng)用[J].科技資訊，2006(28)：79.

[5]章關(guān)永．橋梁結(jié)構(gòu)試驗[M].北京：人民交通出版社，2010．