李林新

(廣東和立土木工程有限公司，廣東廣州 510000)

水凈華新橋靜動載檢測試驗研究

李林新

(廣東和立土木工程有限公司，廣東廣州 510000)

橋梁的靜動載試驗，主要是檢驗橋跨結構的實際承載能力、結構變形及抗裂性能是否滿足有關技術規(guī)范要求，并結合理論計算分析結果，科學評定橋梁結構目前的技術狀態(tài)是否滿足設計要求，能否交付正常使用。本文通過水凈華新橋這一實際的工程案例，簡要介紹橋梁靜動載試驗的荷載布置，工況設計，提供一些檢測中常用的參數和判定法則，為以后類似的橋梁檢測工程提供參考。

橋梁檢測；靜動載；試驗

1.工程概況

水凈華新橋全長725.06m，跨越洞里薩河（最大洪水位高程約10.187m），單孔雙向通航凈空 90×10m；主橋為五跨預應力變截面混凝土連續(xù)剛構橋，跨徑組合為（73.5+133.5+135+133.5+73.5）m；兩側引橋為三跨預應力混凝土現澆連續(xù)箱梁，跨徑組合為（2×30+28.5）m+（21.5+2×30）m。

橋面寬度為 13.5m，橫向布置為：1.35m（人行道）+10.8m（車行道）+1.35m（人行道），全橋在主橋邊墩處設置 D320型伸縮縫，在引橋0#、11#臺設置D80型伸縮縫，0#臺后搭板長5m，11#臺后搭板長10m。設計荷載標準為：公路等級：一級公路；公路 ―I級，按三車道設計；設計速度：60km/h；設計基準期：100年；地震動峰值加速度為0.05g。

2.檢測試驗

對橋梁進行靜動載試驗，主要是檢驗橋跨結構的實際承載能力、結構變形及抗裂性能是否滿足有關技術規(guī)范要求，并結合理論計算分析結果，科學評定橋梁結構目前的技術狀態(tài)是否滿足設計要求，能否交付正常使用。尋求橋梁整體結構的變形規(guī)律，了解結構的實際受力狀況和工作狀況，為日后橋梁運營、養(yǎng)護及管理提供科學依據。

2.1 靜載試驗

靜載試驗是將靜止的荷載作用于橋梁的指定加載位置，利用儀器采集橋梁的靜力位移應變、裂縫等參數，從而對橋梁結構在荷載作用之下的工作性能及其使用能力作出評估。靜載試驗的意義在于：通過對具有代表性橋跨的靜載試驗，對橋梁結構的靜力位移、靜力應變、裂縫等參數進行測試，從而對橋梁在靜力荷載作用下的承載能力及工作性能進行檢驗。

靜載試驗包括結構控制截面應力（應變）測試、變形測試及荷載試驗現象（如裂縫等）的觀測等基本內容。

為了獲得結構試驗荷載與變位及應力關系的連續(xù)性和防止結構意外損傷，加載方式為逐級遞加到最大荷載，然后逐次卸載到零級荷載。加載位置與加載工況確定的主要方式是：采用荷載等效的原則實施，在滿足試驗荷載效率的前提下對加載工況進行適當優(yōu)化，每一加載工況以某一檢驗項目為主，必要時可兼顧其他檢驗項目。

表1 靜載試驗各測試工況

若加載過程中，發(fā)生下列情況之一時應中途終止加載：控制測點應變值已達到或超過計算的控制值；控制測點變形（或撓度）超過控制值；結構裂縫的長度、寬度或數量明顯增加；實測變形分布規(guī)律異常；橋體發(fā)出異常響聲或發(fā)生其它異常情況。

2.2 動載試驗

為綜合評定橋梁結構的實際受力性能和技術狀況，有必要對大跨徑混凝土橋梁進行動載試驗檢測，測定橋梁的動力特性（基頻、阻尼系數）等，以便對結構受力性能作出全面、客觀的評價。

在橋面無任何交通荷載以及橋址附近無規(guī)則振源的情況下，通過高靈敏度動力測試系統(tǒng)測定橋址處風荷載、地脈動、水流等隨機荷載激振而引起橋跨結構的微幅振動響應，測得結構的自振頻率、阻尼比等動力學特征。測試斷面同靜載試驗測試斷面，按受力最大作用處進行測點布置。車輛激勵方法在原理上為結構的自由振動衰減法，即給結構一個初位移或初速度使結構產生振動，然后測得結構的自由振動衰減曲線，進而分析處理得到結構的自振特性參數。

本次動載試驗采用車輛激勵試驗主要依靠跑車、跳車等加載方式進行測試，加載車輛同靜載試驗車輛，具體加載方式如下：

工況1為跑車試驗，車輛按20km/h勻速過橋；工況2為跑車試驗，車輛按20km/h勻速過橋；工況3為跳車試驗，車輛按20km/h勻速行駛，并通過指定位置的障礙；工況4跳車試驗，車輛按30km/h勻速行駛，并通過指定位置的障礙；工況5剎車試驗，車輛按20km/h勻速行駛，并按指定位置緊急制動；工況4跳車試驗，車輛按30km/h勻速行駛，并按指定位置緊急制動。

2.3 試驗結果評定

檢測橋跨在各測試工況下主要撓度測點的計算最大撓度值、實測最大撓度值及兩者的比較見圖1，各測試工況下撓度校驗系數ζ在0.56～0.90之間，各測點撓度校驗系數均小于1，滿足《評定規(guī)程》中關于橋梁主要測點靜載試驗校驗系數的要求。檢測橋跨在各測試工況下應變測點的計算最大應變值、實測最大應變值均符合要求，各測試工況下應變校驗系數ζ在0.31～0.88之間，各主要測點應變校驗系數均小于1，能夠滿足《評定規(guī)程》中關于橋梁主要測點靜載試驗校驗系數的要求。

圖1 靜載撓度試驗結果

該橋試驗前檢查未見有肉眼可見的裂縫現象；各試驗工況下，檢測跨上部結構箱梁梁體也未出現肉眼可見的裂縫情況。在試驗過程中，檢測橋跨的橋墩未產生可觀測到的沉降變位，能夠滿足《評定規(guī)程》中關于橋梁在試驗荷載作用下基礎發(fā)生沉降變位的要求。

動載試驗結果見圖2、3所示動載試驗測試數據表明：該試驗橋跨實測豎向振動基頻大于理論計算值基頻，表明該橋跨有足夠的豎向抗彎剛度。沖擊系數和類似橋梁相當，橋梁振動響應在合理的范圍之內。

圖2 檢測跨脈動響應頻譜圖

圖3 跑車30km/h動應變時程曲線圖

靜動載試驗結果表明：該橋靜力工作性能各項試驗檢測指標均能夠滿足《評定規(guī)程》的要求；試驗前，箱梁表面未見肉眼可觀測到的裂縫，在試驗過程中，箱梁表面也未見肉眼可觀測到的裂縫出現；試驗橋跨的橋墩未產生可觀測到的沉降變位；橋梁能滿足公路-Ⅰ級荷載的使用要求。橋實測基頻大于理論計算值，橋梁實際剛度較大，橋梁振動響應在合理的范圍之內，行車性能較好。

3.結論

經過現場的靜載試驗中的應變點檢測、殘余變形和殘余應變觀測、動載試驗的自振特性測試試驗、車輛激勵方法，承載能力和正常使用性能均能滿足“汽車—20級”荷載等級的要求。本文通過實際的工程案例簡要介紹橋梁靜動載試驗的荷載布置，工況設計，提供一些檢測中常用的參數和判定法則，為以后類似的橋梁檢測工程提供參考。

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G322

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1007-6344（2015）09-0104-02

李林新（1987-），男，湖南岳陽人，大學本科，助理工程師，從事橋梁檢測監(jiān)測及橋梁施工監(jiān)控等相關工作。