水净华新桥静动载检测试验研究

李林新

(广东和立土木工程有限公司，广东广州 510000)

水净华新桥静动载检测试验研究

李林新

(广东和立土木工程有限公司，广东广州 510000)

桥梁的静动载试验，主要是检验桥跨结构的实际承载能力、结构变形及抗裂性能是否满足有关技术规范要求，并结合理论计算分析结果，科学评定桥梁结构目前的技术状态是否满足设计要求，能否交付正常使用。本文通过水净华新桥这一实际的工程案例，简要介绍桥梁静动载试验的荷载布置，工况设计，提供一些检测中常用的参数和判定法则，为以后类似的桥梁检测工程提供参考。

桥梁检测；静动载；试验

1.工程概况

水净华新桥全长725.06m，跨越洞里萨河（最大洪水位高程约10.187m），单孔双向通航净空 90×10m；主桥为五跨预应力变截面混凝土连续刚构桥，跨径组合为（73.5+133.5+135+133.5+73.5）m；两侧引桥为三跨预应力混凝土现浇连续箱梁，跨径组合为（2×30+28.5）m+（21.5+2×30）m。

桥面宽度为 13.5m，横向布置为：1.35m（人行道）+10.8m（车行道）+1.35m（人行道），全桥在主桥边墩处设置 D320型伸缩缝，在引桥0#、11#台设置D80型伸缩缝，0#台后搭板长5m，11#台后搭板长10m。设计荷载标准为：公路等级：一级公路；公路 ―I级，按三车道设计；设计速度：60km/h；设计基准期：100年；地震动峰值加速度为0.05g。

2.检测试验

对桥梁进行静动载试验，主要是检验桥跨结构的实际承载能力、结构变形及抗裂性能是否满足有关技术规范要求，并结合理论计算分析结果，科学评定桥梁结构目前的技术状态是否满足设计要求，能否交付正常使用。寻求桥梁整体结构的变形规律，了解结构的实际受力状况和工作状况，为日后桥梁运营、养护及管理提供科学依据。

2.1 静载试验

静载试验是将静止的荷载作用于桥梁的指定加载位置，利用仪器采集桥梁的静力位移应变、裂缝等参数，从而对桥梁结构在荷载作用之下的工作性能及其使用能力作出评估。静载试验的意义在于：通过对具有代表性桥跨的静载试验，对桥梁结构的静力位移、静力应变、裂缝等参数进行测试，从而对桥梁在静力荷载作用下的承载能力及工作性能进行检验。

静载试验包括结构控制截面应力（应变）测试、变形测试及荷载试验现象（如裂缝等）的观测等基本内容。

为了获得结构试验荷载与变位及应力关系的连续性和防止结构意外损伤，加载方式为逐级递加到最大荷载，然后逐次卸载到零级荷载。加载位置与加载工况确定的主要方式是：采用荷载等效的原则实施，在满足试验荷载效率的前提下对加载工况进行适当优化，每一加载工况以某一检验项目为主，必要时可兼顾其他检验项目。

表1 静载试验各测试工况

若加载过程中，发生下列情况之一时应中途终止加载：控制测点应变值已达到或超过计算的控制值；控制测点变形（或挠度）超过控制值；结构裂缝的长度、宽度或数量明显增加；实测变形分布规律异常；桥体发出异常响声或发生其它异常情况。

2.2 动载试验

为综合评定桥梁结构的实际受力性能和技术状况，有必要对大跨径混凝土桥梁进行动载试验检测，测定桥梁的动力特性（基频、阻尼系数）等，以便对结构受力性能作出全面、客观的评价。

在桥面无任何交通荷载以及桥址附近无规则振源的情况下，通过高灵敏度动力测试系统测定桥址处风荷载、地脉动、水流等随机荷载激振而引起桥跨结构的微幅振动响应，测得结构的自振频率、阻尼比等动力学特征。测试断面同静载试验测试断面，按受力最大作用处进行测点布置。车辆激励方法在原理上为结构的自由振动衰减法，即给结构一个初位移或初速度使结构产生振动，然后测得结构的自由振动衰减曲线，进而分析处理得到结构的自振特性参数。

本次动载试验采用车辆激励试验主要依靠跑车、跳车等加载方式进行测试，加载车辆同静载试验车辆，具体加载方式如下：

工况1为跑车试验，车辆按20km/h匀速过桥；工况2为跑车试验，车辆按20km/h匀速过桥；工况3为跳车试验，车辆按20km/h匀速行驶，并通过指定位置的障碍；工况4跳车试验，车辆按30km/h匀速行驶，并通过指定位置的障碍；工况5刹车试验，车辆按20km/h匀速行驶，并按指定位置紧急制动；工况4跳车试验，车辆按30km/h匀速行驶，并按指定位置紧急制动。

2.3 试验结果评定

检测桥跨在各测试工况下主要挠度测点的计算最大挠度值、实测最大挠度值及两者的比较见图1，各测试工况下挠度校验系数ζ在0.56～0.90之间，各测点挠度校验系数均小于1，满足《评定规程》中关于桥梁主要测点静载试验校验系数的要求。检测桥跨在各测试工况下应变测点的计算最大应变值、实测最大应变值均符合要求，各测试工况下应变校验系数ζ在0.31～0.88之间，各主要测点应变校验系数均小于1，能够满足《评定规程》中关于桥梁主要测点静载试验校验系数的要求。

图1 静载挠度试验结果

该桥试验前检查未见有肉眼可见的裂缝现象；各试验工况下，检测跨上部结构箱梁梁体也未出现肉眼可见的裂缝情况。在试验过程中，检测桥跨的桥墩未产生可观测到的沉降变位，能够满足《评定规程》中关于桥梁在试验荷载作用下基础发生沉降变位的要求。

动载试验结果见图2、3所示动载试验测试数据表明：该试验桥跨实测竖向振动基频大于理论计算值基频，表明该桥跨有足够的竖向抗弯刚度。冲击系数和类似桥梁相当，桥梁振动响应在合理的范围之内。

图2 检测跨脉动响应频谱图

图3 跑车30km/h动应变时程曲线图

静动载试验结果表明：该桥静力工作性能各项试验检测指标均能够满足《评定规程》的要求；试验前，箱梁表面未见肉眼可观测到的裂缝，在试验过程中，箱梁表面也未见肉眼可观测到的裂缝出现；试验桥跨的桥墩未产生可观测到的沉降变位；桥梁能满足公路-Ⅰ级荷载的使用要求。桥实测基频大于理论计算值，桥梁实际刚度较大，桥梁振动响应在合理的范围之内，行车性能较好。

3.结论

经过现场的静载试验中的应变点检测、残余变形和残余应变观测、动载试验的自振特性测试试验、车辆激励方法，承载能力和正常使用性能均能满足“汽车—20级”荷载等级的要求。本文通过实际的工程案例简要介绍桥梁静动载试验的荷载布置，工况设计，提供一些检测中常用的参数和判定法则，为以后类似的桥梁检测工程提供参考。

[1]宗一凡. 公路桥梁荷载试验与结构评定[M].北京：人民交通出版社,2002.

[2]吴浪辉，马保松，杨永贵.武汉白沙洲高架桥静动载试验研究［J］铁道建筑，2009(12):15-17

[3]高怀志.桥梁检测和状态评估研究与应用[J].世界地震工程，2000(2):189-194.

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1007-6344（2015）09-0104-02

李林新（1987-），男，湖南岳阳人，大学本科，助理工程师，从事桥梁检测监测及桥梁施工监控等相关工作。