■鞏躍龍

(中交第一公路勘察設計研究院有限公司，西安 710075)

0 引言

近年來，隨著國內(nèi)經(jīng)濟的快速發(fā)展，公路工程的建設也在如火如荼地進行。評價公路工程建設質(zhì)量最直觀的方法就是在建設以后進行相關的靜載試驗，通過監(jiān)測數(shù)據(jù)來分析工程建設質(zhì)量好壞以及為后期投入使用奠定基礎。本文主要從分析靜載試驗檢測的目標出發(fā)，對檢測項目、監(jiān)測方案與技術進行分析總結，并舉例分析某高速公路箱梁的靜載試驗結果，以期為實際工程的監(jiān)測提供參考和借鑒。

1 高速公路箱梁靜載試驗目的

本文試驗主要依據(jù)交通部 《大跨徑混凝土橋梁的試驗方法》、《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》、《公路工程質(zhì)量檢驗評定標準》和相關的設計文件及計算資料進行綜合評定，達到以下目的：

（1）對箱梁混凝土剛度和強度以及抗裂性進行試驗，為后期竣工驗收提供依據(jù)；

（2）對橋梁結構整體結構性能進行評定，判斷是否達到設計要求；

（3）利用試驗數(shù)據(jù)，為工程初始檔案資料提供參考；

（4）對橋梁在荷載下的應力、應變、彎矩和扭矩進行檢測分析；

（5）對橋梁在偏心荷載作用下的應力、應變、彎矩和扭矩進行檢測分析，得到其在不利荷載下工作特性。

2 高速公路箱梁靜載試驗檢測項目

對于一般的高速公路箱梁，檢測項目一般包括有應變測試以及撓度測試。因此，在實際檢測中，應該按照現(xiàn)場工程自身狀況和受力特點布置需要檢測的應變測點和撓度測點。具體如下：

2.1 應變檢測

進行應變測試時，箱梁截面應變一般可采用金屬柵應變片，主要是對箱梁控制截面的應變分布規(guī)律和受力特性進行測定，包括如下：

（1）中心荷載作用下箱梁控制截面最大靜應變；

（2）偏載荷載作用下箱梁控制截面最大靜應變。

2.2 撓度檢測

撓度的檢測一般是將測點布置在箱梁上表面上，通常使用全站儀并與百分表相結合的方法進行觀測記錄，主要檢測對象是箱梁的豎向撓度變化。順著橋的方向，一般檢測點布置在邊跨、中跨以及次邊跨的見面位置，并且每一個截面一般布置有2個撓度檢測點，具體可參見圖1。撓度檢測項目包括如下：

（1）中心荷載作用下箱梁控制截面最大靜撓度；

（2）偏載荷載作用下箱梁控制截面最大靜撓度。

3 高速公路箱梁靜載試驗檢測方案與技術

3.1 檢測方案

對橋孔進行檢查以及選取適當位置處橋孔進行測試，根據(jù)對選定測試孔的計算和分析，在正式測試前完成以下工作：

（1）測試前，根據(jù)測試計劃要求對測試車輛進行稱重，將測試車輛重量的原始數(shù)據(jù)記錄下來供后期處理分析；對箱梁上表面進行清理，標注好檢測點和加載點位置。

（2）測試孔的放樣應根據(jù)應變和測量點的布置形式，對每一個測點位置實施磨平和清理后進行應變片粘貼，之后需要進行防潮處理。為了避免測試過程中受到大氣溫度變化的影響，每個測量區(qū)域需要布置在相同溫度場的溫度補償應變儀下；此時應該同時對撓度測量點進行布置。

（3）對測試儀器和傳感器間導線進行布置，連接計算機設備進行調(diào)試。檢查應變監(jiān)測儀和刻度盤指示燈是否正常工作，保證電路平穩(wěn)暢通并處于正常工作狀態(tài)。

（4）預加載過程中應該對應變片和百分表等進一步檢查，判斷儀器是否靈敏，如果一切正常，則按照原計劃工作位置進行加載測試。

3.2 荷載試驗

（1）對任一工況進行加載試驗時，當加載汽車到達指定地點后，應關閉發(fā)動機并持續(xù)在5min之上，密切關注數(shù)據(jù)當其穩(wěn)定時進行采樣記錄。當加載車輛進行卸載后，持續(xù)時間要大于10min，以使得結構恢復之前的彈性變形。

（2）對于任一工況下，均按照分級加載進行。按照同一車道車輛數(shù)目遞增和每次分3級加載方式進行。

（3）保證每個工況進行兩次重復試驗，即做兩組平行試驗，防止單次試驗出現(xiàn)偶然誤差。

4 工程實例

如圖1所示，某高速公路新建橋梁工程上伏橋面為箱梁結構，共三跨，從左到右依次為62m、98m和62m。該高速公路為雙向，橫截面總長為30m，設計驗算荷載為A級。從圖1看到，此次測試截面有3個，分別為Ⅰ-Ⅰ、Ⅱ-Ⅱ和Ⅲ-Ⅲ截面。

圖1 主橋測試斷面及三截面工況下加載車縱向布設示意圖

4.1 靜載試驗測試工況

按照公路橋梁承載力檢測評定規(guī)程，一般情況下靜載試驗的荷載試驗效率系數(shù)η應該在以下范圍內(nèi)：

對三個截面下的設計荷載、試驗荷載進行統(tǒng)計，得到荷載等效系數(shù)如表1所示：

表1 各測試工況截面荷載效率系數(shù)計算表

4.2 加載車布置

如圖2所示，為本次箱梁撓度測試斷面布置圖，在單側方向上加載3輛車進行試驗，具體加載位置見圖2。

圖2 箱梁撓度測試斷面布設示意圖

靜載試驗時加載車輛重量為35t，車型示意圖如圖3所示；現(xiàn)對Ⅲ-Ⅲ截面進行討論，Ⅲ-Ⅲ截面工況下車輛縱斷面圖如圖3所示。

圖3 加載車型示意圖（單位：cm）

4.3 實驗結果

（1）撓度

表2為Ⅰ-Ⅰ和Ⅲ-Ⅲ截面下實測撓度與理論撓度對比分析表，由表可知，在荷載作用下?lián)隙鹊膶嶋H測量值均小于理論值，并且兩個截面的校驗系數(shù)均小于1.0，說明二者均在正常范圍之內(nèi)，也反映了該高速公路箱梁結構安全性滿足要求。

表2 實測撓度與理論撓度對比分析表(mm)

（2）應力

圖4為Ⅲ-Ⅲ截面工況下檢測應力值與理論計算值對比分析圖。

如圖所示，1、2、3、4 對應上游側腹板；5、6、7 對應底板；8、9、10、11 對應下游側腹板；12、13 對應頂板。 從圖中可以得到：

（1）在荷載作用下，實際現(xiàn)場應力測量值均小于理論計算值，這表明該箱梁的結構強度和受力狀態(tài)在正常范圍內(nèi)，滿足工程設計要求。

圖4 Ⅲ-Ⅲ截面應力數(shù)據(jù)對比分析圖

（2）荷載作用下，通過分析可知箱梁的腹板沿高度方向應力基本呈現(xiàn)出線性的分布規(guī)律，這也從側面說明了，結構在受力時應該處于線彈性狀態(tài)，這與實際理論相吻合。

5 結束語

本文主要對高速公路箱梁的靜載試驗檢測方法和技術進行了總結分析，從介紹箱梁靜載試驗的目的出發(fā)，詳細介紹了高速公路箱梁靜載試驗的常規(guī)檢測項目，并對檢測方案與技術進行了總結介紹，最后以工程實例為背景，對某一高速公路工程箱梁靜載試驗的實驗結果進行了分析。從中可以看到，高速公路的檢測是一項繁雜但又非常重要的事情，這與工程體積龐大和施工復雜等因素密不可分，因此在實際施工時，要認真考慮實際場地情況，嚴把質(zhì)量，使得箱梁各項指標滿足要求，也使得我國高速公路建設事業(yè)更進一步。