某连续梁桥静载试验研究

李忠周 谢文昌

(1.中交路桥华东工程有限公司，上海 201203； 2.长沙理工大学，湖南 长沙 410114)

某连续梁桥静载试验研究

李忠周1谢文昌2

(1.中交路桥华东工程有限公司，上海 201203； 2.长沙理工大学，湖南 长沙 410114)

介绍了某等截面连续梁桥静载试验的目的和原则，并对加载方案设计、测点布置等进行了分析说明，通过对试验结果的分析研究得出该桥跨结构的实际承载能力、结构刚度满足设计要求等结论，为大桥的运营和养护提供基础数据。

连续梁桥，静载试验，挠度，应变，承载能力

桥梁结构荷载试验是在桥梁结构投入使用之前对其工作状态进行直接测试的一种鉴定手段。而荷载试验中的静载试验，是通过实测的方式获取桥梁结构控制断面在试验荷载作用下的挠度和应变等参数的变化值，将该实测值与理论计算值进行比较，从而对实际结构的工作状态和使用性能做出评价。通过对实验荷载下的结构响应进行综合分析，对目标结构做出总体评价，为桥梁结构交竣工验收提供受力性能方面的检验依据，并为同类桥梁结构设计及施工提供参考。本文以某座等截面连续梁桥静载试验为工程背景，介绍连续梁桥静载试验的内容和方法及评价。

1 工程概况

某连续梁桥总体布置为3联6×30 m的预应力混凝土等截面连续箱梁。设计为双向十车道，设计时速为100 km/h。桥宽2×20.5 m，为东西两幅桥。中央分隔带宽8 m，设计车辆荷载为汽车—超20级，挂车—120，按城市A级验算。

上部构造采用单箱三室斜腹式箱梁，平均梁高200 cm，单幅桥箱梁顶宽2 050 cm，箱梁底宽1 250 cm，悬臂长300 cm。顶板厚24 cm，底板厚26 cm，中腹板厚40 cm，斜腹板厚45 cm。箱梁采用逐孔现浇方法施工。箱梁为单向预应力体系。下部结构中S0号桥台为墙式桥台，S1号～S17号桥墩单幅桥采用单柱式花瓶状墩，全桥设计采用GPZ(抗震)系列盆式橡胶支座。桥面铺装为10 cm厚沥青混凝土。上部结构箱梁采用50号混凝土，下部结构盖梁、墩柱系梁均采用30号混凝土。该桥第三联立面布置及加载测试断面示意图见图1。

2 静载试验目的和原则

桥梁结构荷载试验是在桥梁结构投入使用之前对其工作状态进行直接测试的一种鉴定手段，它是检验桥梁结构的刚度、强度以及其他性能最有效、最直接的办法。通过实测的方式获取桥梁结构控制断面在试验荷载作用下的挠度和应变等参数的变化值，将该实测值与理论计算值进行比较，从而对实际结构的工作状态和使用性能做出评价。通过对实验荷载下的结构响应进行综合分析，对目标结构做出总体评价，为桥梁结构交竣工验收提供受力性能方面的检验依据，并为同类桥梁结构设计及施工提供参考[1,2]。桥梁静载试验主要按试验前制定的试验方案，依据现行国家技术标准、部颁标准及相关技术规范、规程进行，目前的主要依据是《大跨径混凝土桥梁的试验方法》和《公路桥梁荷载试验规程》(征求意见稿)。

为了保证静载试验在实际可行的条件下达到预期目标，桥梁静载试验遵循如下基本原则：

1)采用各控断面应力、各控制点位移等效的原则，计算确定各静载试验工况下的布载位置和相应的加载车辆数量。

2)荷载效率系数η应控制在合理范围内，过小则无法反映桥梁结构在设计荷载下的工作性能，过大则可能对结构造成局部损坏。进行桥梁荷载试验时，试验效率系数应控制在0.70～1.05的范围内。同时还应注意其他响应值不能超过相应限值。

3 试验设计与实施方案

3.1 静载试验检测内容及测点布置原则

桥梁静力荷载试验应至少包括以下内容[1,3]：1)桥梁结构相应位置的最大挠度；2)桥梁结构控制断面的最大应力(或应变)；3)试验荷载作用下的支点竖向位移；4)观测裂缝的出现和扩展情况。

如果静载试验目的中包含对结构真实工作状况的检验，可在实际检测中增补以下内容：1)桥梁纵向挠度分布曲线，要求在各个桥跨内桥梁轴线上布置不少于3个挠度观测点，同时设置支点竖向位移的观测点；2)观测断面的实测应变分布图，要求沿截面高度方向至少5个应变测点(包括最边缘测点和截面形状突变处的测点)。

对于连续梁桥的观测部位应包括：重点：跨中位置挠度，跨中和支点截面应力(或应变)，支点位置竖向位移。附加：跨径1/4处的挠度和截面应力(或应变)，支点斜截面应力。

测点的布设不宜过多，但要保证观测质量。有条件时可用不同的测试方法进行相互校对，确保实测数据的准确性。一般情况下，要求布设的主要测点能包括对结构的最大挠度(或位移)和最大应力(应变)的测试。对于连续梁桥其主要测点一般至少应包括跨中挠度、支点沉降、跨中和支点截面应变。根据桥梁检测工作的深度要求，结合试验桥梁的构造特点及实际状况，可适当加设沿桥纵向或沿控制断面桥横向的挠度测点、沿截面高分布或沿控制截面桥宽方向应变测点、裂缝的监测测点等[3,4]。

3.2 静载试验加载方案设计

该桥静载试验工况有：1)第3跨跨中最大正弯矩加载工况；2)第3跨支点最大负弯矩加载工况；3)第1跨跨中最大正弯矩加载工况。

由于篇幅所限本文仅列出工况1的车辆布置及加载工序图，如图2所示。

3.3 测点布置

挠度测点布置在加载跨支点、四分点、中点等截面位置。挠度测量主要测点布置图见图3。应变观测主要采用电阻应变仪进行，具体的测点布置见图4。

加载前，对每条裂缝的走向、宽度进行了描述，并做好了记录；加载过程中，派专人对每条裂缝的开展情况进行了详细测试和记录，同时测试了新裂缝的生成和开展情况。并根据外观检查结果选择有代表性的裂缝断面进行了跨缝的应变观测。

4 试验成果与分析

在对工程背景桥梁的静载试验过程中，记录了各试验工况下的结构实测应变值及其残余值，结合建模求得的理论计算值，给出了这些测试项目增量的校验系数。通过对各荷载工况下结构响应的实测值和理论值进行比较，并分析校验系数、残余值与最大效应测试值的比值等参数判定结构在试验荷载作用下的实际工作状况，从而对实际结构的使用性能做出评价。由于篇幅所限，本文只将各个工况的重点考察项目的实验成果进行了分析。

4.1 应变数据结果及分析

通过对本桥静载试验中测得的应变实测值与理论值的对比分析，发现应变实测值和理论值吻合较好，误差较小。实测应变最大值为28 με，对应的理论计算值为31 με，计算可得相应的校验系数为0.90；同时，应变观测结果表明残余应变与最大应变之比一般均小于0.2(其中最大残余应变值为9 με，最大应变值为163 με，二者的比值为0.06)。图5，图6给出了工况1，3的部分重点观察断面主梁应变实测值(个别测点损坏无读数)与理论值的对比曲线，对应的测点位置及其编号见图4。应变测试结果表明该桥的主梁力学性能良好，处于弹性工作状态。

工况1沿截面东、西两侧高度变化的实测应变曲线如图7所示，图中各级荷载作用下，实测应变沿截面高度的变化基本呈直线。由此得知，该检测截面在各级荷载作用下，截面应变符合弹性理论平截面假定，截面处于弹性工作状态。

4.2 挠度结果及分析

实验结果数据表明，挠度实测值与理论值比较接近，校验系数在0.7～1.05之间，最大试验荷载作用下实测最大挠度为2.02 mm，残余挠度为0.19 mm，扣除支点沉降影响量0.29 mm，实际跨中真实挠度为1.73 mm，对应理论值为2.12 mm，校验系数为0.816，量测最大挠度与其残余挠度比值为0.094。测点的实测挠度值与荷载弯矩值的大小关系结果见图8。挠度测试结果表明主梁基本达到设计刚度，在试验荷载作用下结构处于弹性工作状态。

实测挠度与理论计算值的比较曲线如图9所示。从图中可见，实测挠度曲线与理论计算曲线基本一致，实测最大挠度均小于理论计算挠度。

5 静载试验结论

1)与各控制截面内力(应力)、变形对应施加的荷载的效率系数介于0.7～1.05之间，残余变形值与总变形值的比值均在0.2左右。说明试验荷载能够反映出设计活载对结构的作用，试验结

果有效。2)通过第1跨跨中最大正弯矩加载工况挠度测量结果的分析整理，可以看出各测点挠度变化随弯矩的增大基本呈线性变化规律；实测挠度曲线与理论计算曲线基本一致，实测最大挠度小于理论计算挠度值。挠度测量结果表明在荷载作用下，该试验跨结构处于弹性工作状态。3)裂缝在试验荷载作用下有一定的开展，但由于其卸载后基本恢复又表明该试验跨结构处于弹性工作状态。

同时，通过对该桥实施静载试验，基于试验结果的分析整理建立了大桥较详细的静力性能档案资料，并可作为该桥在今后运营期的检测和评定的基准数据。而且，该桥的设计和施工可供同类型部分斜拉桥的设计与施工参考。

[1] YC4-4-1978，大跨径混凝土桥梁的试验方法[S].

[2] 张俊平，姚玲森.桥梁检测[M].北京：人民交通出版社，2002.

[3] 施 洲，曹发辉，蒲黔辉.大跨度独塔斜拉桥静动载试验研究[J].铁道建筑技术，2005(1)：31-33.

[4] 任 华，李新平.广州大桥主桥静载试验与分析 [J].广州大学学报(自然科学版)，2004(4)：69-70.

Research on static load test of a continuous beam bridge

LI Zhong-zhou1XIE Wen-chang2

(1.CCCCRoad&BridgeEastChinaEngineeringLimitedCompany,Shanghai201203,China;2.ChangshaScienceandTechnologyUniversity,Changsha410114,China)

This paper introduced the purpose and principle of static load test of a continuous beam bridge, and analyzed and explained the loading scheme design, measuring points arrangement etc., through the analysis and research on test results gained the actual bearing capacity of bridge span structure, the structure stiffness meet the design requirements and other conclusions, provided basic data for the bridge operation and maintenance.

continuous beam bridge, static load test, deflection, strain, load capacity

2014-07-19

李忠周(1983- )，男，助理工程师； 谢文昌(1989- )，男，在读硕士

1009-6825(2014)27-0183-03

U448.215

A