賀忠山

(貴州省交通建設(shè)工程檢測中心有限責(zé)任公司)

公路交通事業(yè)快速發(fā)展，交通運(yùn)輸日益繁忙，對橋梁的使用性能提出了更高要求。作為一項(xiàng)在橋梁安全檢測中十分重要的工作，橋梁靜力載荷試驗(yàn)技術(shù)能夠直接測試出橋梁結(jié)構(gòu)中的靜應(yīng)變、靜位移和裂縫等，并能夠根據(jù)這些情況對橋梁的實(shí)際承載能力進(jìn)行評(píng)估。橋梁靜力載荷實(shí)驗(yàn)技術(shù)的試驗(yàn)?zāi)康氖菫榱伺袛鄻蛄耗芊駶M足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和使用要求，同時(shí)檢驗(yàn)橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理，并能夠在工程實(shí)踐中逐漸積累科學(xué)技術(shù)資料，不斷的充實(shí)和完善橋梁計(jì)算理論和施工技術(shù)。這種技術(shù)的直觀性特別適合于一些缺乏詳細(xì)設(shè)計(jì)資料、結(jié)構(gòu)受力不詳或者理論計(jì)算復(fù)雜的情況，對于檢驗(yàn)和計(jì)算結(jié)果判斷出的橋梁承載能力有疑問時(shí)都可以采用橋梁靜力載荷試驗(yàn)方法進(jìn)行測定。

1 公路橋梁靜力載荷試驗(yàn)檢測工作內(nèi)容和意義

公路橋梁靜力載荷試驗(yàn)是對公路橋梁性能的檢驗(yàn)，需要從多個(gè)角度和參數(shù)出發(fā)，從公路整體結(jié)構(gòu)性能和各個(gè)構(gòu)架部件的工作性能以及存在的不足進(jìn)行全面完善的檢測試驗(yàn)和判斷。這些工作中最重要的是橋梁承載能力的檢測和評(píng)定，需要檢測的參數(shù)有強(qiáng)度、剛度、抗裂性等。檢測過程包括承載能力檢測和承載能力評(píng)價(jià)兩部分。通常情況下只有發(fā)生以下幾種情況之后才會(huì)進(jìn)行橋梁靜力載荷試驗(yàn)。

橋梁建設(shè)等級(jí)和要求非常高。這種超出常規(guī)要求標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)很難通過常規(guī)的方法進(jìn)行保證，而靜力載荷試驗(yàn)則能夠滿足要求;

橋梁建設(shè)規(guī)劃用途中有大量的長時(shí)間超重車輛通行，這種情況需要考慮橋梁的安全性，為了保障安全性需要進(jìn)行靜力載荷試驗(yàn);

橋梁建設(shè)過程中使用新工藝或采用新材料的情況。

對橋梁進(jìn)行全面普查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷，分析缺陷性分析缺陷對橋梁安全性的影響程度。

通過橋梁抽檢跨靜力載荷試驗(yàn)?zāi)軌蛄私獬闄z跨結(jié)構(gòu)當(dāng)前的實(shí)際受力情況，評(píng)定橋梁的工作性能和承載能力;

通過橋梁抽檢跨靜力載荷試驗(yàn)抽檢跨結(jié)構(gòu)當(dāng)前實(shí)際受力狀況和工作性能，為以后的維修養(yǎng)護(hù)提供依據(jù)。

2 靜荷載作用下的橋梁結(jié)構(gòu)驗(yàn)算

明確試驗(yàn)結(jié)構(gòu)后首先進(jìn)行理論分析，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)力的計(jì)算，確定各個(gè)控制面位置和控制截面最不利載荷內(nèi)力，為測試截面選取和加載方案提供依據(jù)。通常橋梁結(jié)構(gòu)材料和理論組成材料存在差別，進(jìn)行計(jì)算需要進(jìn)行模型的簡化，確保理論結(jié)果和實(shí)際結(jié)果之間盡可能的相近，同時(shí)還要合理的選取邊界條件，選擇合適的材料參數(shù)。由于計(jì)算工作十分復(fù)雜，我們在實(shí)際工程的理論計(jì)算中應(yīng)用了結(jié)構(gòu)分析軟件Midas Civil 2011。

加載方案。根據(jù)不同情況需對橋梁的加載進(jìn)行分級(jí)。前期工作不充分，準(zhǔn)備工作不足時(shí)需要盡量增加加載分級(jí)，如果遭遇條件限制加載分級(jí)較少可以每級(jí)加載時(shí)讓車輛緩緩駛?cè)腩A(yù)訂加載位置，實(shí)時(shí)對應(yīng)變、撓度等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，保證試驗(yàn)的安全。分級(jí)加載之后最好也能夠分級(jí)卸載，加載時(shí)間最好是在夜間，要求能夠盡量減少溫度變化對鏡在試驗(yàn)的影響，白晝溫差較小時(shí)也可以進(jìn)行。

加載方案最重要的工作就是根據(jù)橋梁現(xiàn)有狀況進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析計(jì)算，嚴(yán)格控制加載總量，保障橋梁安全，同時(shí)也要保障能夠得到完整的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，包括橋梁的應(yīng)變和應(yīng)力分布情況，以便于后續(xù)對橋梁安全性和承載能力的評(píng)定。一般而言，新建橋梁荷載效率系數(shù)為0.8～1.05，對于舊橋則需要根據(jù)《公路舊橋承載力評(píng)定方法》進(jìn)行確定。

觀測方案。確定觀測方法需要根據(jù)試驗(yàn)方案提供客觀條件和加載程序確定。

位移測量。位移測量主要有兩個(gè)類型的方法，一種是直接接觸式，有機(jī)械測量法和電測法，通過各種測量機(jī)械進(jìn)行測量，包括撓度計(jì)、百分表和位移傳感器等;另一種是非接觸式，采用光學(xué)測量儀器和攝影經(jīng)緯儀、立體坐標(biāo)儀等。

應(yīng)變測量。在確定了試驗(yàn)橋跨控制截面后，在控制截面出布置應(yīng)變測點(diǎn)，在各測點(diǎn)上粘貼電阻應(yīng)變片。電阻應(yīng)變片的測試方向與測試截面的主要受力方向一致。

裂縫觀測。裂縫觀測主要依靠裂縫寬度檢測儀器進(jìn)行檢測。

3 靜力載荷試驗(yàn)工程實(shí)例

某大橋全長211.38 m，上部構(gòu)造采用55 m+100 m+55 m混凝土T型剛構(gòu)，施工方式采用懸臂施工。主橋上部采用預(yù)應(yīng)力混凝土T型剛構(gòu)，主墩采用雙薄壁空心墩，基礎(chǔ)采用(挖)鉆孔灌注群樁基礎(chǔ)。

本次試驗(yàn)研究對象為某大橋主橋主跨，本次載荷試驗(yàn)選用橋梁檢測車提供的檢測平臺(tái)依據(jù)外觀檢查結(jié)果和試驗(yàn)安全規(guī)程進(jìn)行靜力載荷試驗(yàn)。

結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算。運(yùn)用Midas Civil計(jì)算軟件模擬橋梁右幅結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析計(jì)算。通過模擬分析后對結(jié)果進(jìn)行篩選，定出該橋不利受力截面，參考相似橋梁使用過程中進(jìn)行外觀檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)的問題，確定本次試驗(yàn)的試驗(yàn)控制截面。通過軟件進(jìn)行計(jì)算后得出控制截面設(shè)計(jì)載荷作用下最大撓度和最大內(nèi)力并繪制截面的撓度影響曲線以及內(nèi)力影響曲線，同時(shí)計(jì)算控制截面信息和試驗(yàn)載荷下的最大彎矩，記錄整理見表1、表 2。

表1 大橋控制截面內(nèi)力計(jì)算值

表2 大橋控制截面設(shè)計(jì)荷載作用下應(yīng)力計(jì)算

4 結(jié)束語

通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)與理論計(jì)算的比較，得出控制截面的應(yīng)力校驗(yàn)系數(shù)為0.70～0.82，撓度校驗(yàn)系數(shù)為0.53～0.76，說明在實(shí)際加載作用下橋梁的承載能力滿足設(shè)計(jì)要求。綜上所述，能夠通過試驗(yàn)直觀的了解到橋梁結(jié)構(gòu)承載能力情況，能夠確定橋梁結(jié)構(gòu)的安全性，為橋梁的使用、維修和養(yǎng)護(hù)等提供理論基礎(chǔ)。

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