某项目3 ×25m 预应力箱梁桥试验检测分析

■李艳兵 ■山西省公路工程监理技术咨询公司，山西 太原 030006

1 工程概况

本项目位于＊＊＊＊＊＊＊＊。桥位中心桩号为K0 +408，桥梁全长81m，前右角90 度，上部结构采用3 孔25 米先简支后连续预应力混凝土箱梁，下部结构桥墩采用柱式墩，钻孔灌注桩基础;桥台采用钻孔灌注桩基接盖梁及肋板台。本桥位于直线段内，墩台径向布置。

设计荷载:公路-I 级;

桥面净宽:净-9.00m;

地震动峰值加速度:0.1g;

设计洪水频率:1/100

2 检测、评定依据

(1)《公路桥梁承载能力检测评定规程》(JTG/TJ21-2011);(2)《公路工程技术标准》(JTGB01-2003);(3)《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004);(4)《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004);(5)《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041-2000);(6)《混凝土结构试验方法标准》(GB50152-2012);(7)《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010);(8)与本次评定相关的图纸及工程资料等。

3 现场试验项目

(1)静载试验。①试验荷载下各箱梁挠度的纵向分布;②试验荷载下跨中截面挠度的横面分布;③试验荷载下各箱梁跨中截面应变;④试验荷载下桥墩沉降。

(2)动载试验。①桥梁结构单跨自振频率与阻尼。

4 静载试验

4.1 静载试验方案

(1)试验加载工况。本桥静载试验采用汽车加载，为方便试验，将公路-I 级重车(550kN)由两辆280kN 三轴试验车辆来替代，使其对控制截面产生与公路-I 级重车相当的荷载效应。经过计算，本次试验中共需要4 辆280kN 的三轴重车。试验时，委托方提供的车辆分别为:霸龙重卡(满载总重27.84t)、福田欧曼(满载总重27.88t)、东方153(满载总重27.90t)、陕汽华山(满载总重28.02t)。根据现场情况与试验目的，本次静载试验采用以下2 个加载工况。

工况I:边跨跨中截面在最不利汽车中载作用下的最大正弯矩效应;工况II:边跨跨中截面在最不利汽车偏载作用下的最大正弯矩效应。

4.2 试验内容与方法

(1)应力(应变)测试。主梁应力控制截面混凝土表面应力(应变)，采用在混凝土表面粘贴标距为100mm、阻值为120Ω 的应变片，WDAQ-1002 无线应变信号采集系统进行测量。(2)挠度测试。主梁控制截面挠度的测量采用百分表进行测试。

4.3 静载试验规则

(1)静力试验原则上宜选择在气温不大于2℃和结构温度趋于稳定的时间间隔内进行。试验过程中在量测试验荷载作用下结构相应的同时相应地测量结构表面温度。

(2)正式加载试验前，用两辆载重车辆分别进行各跨跨中横桥向对称的预加载测试，预加载试验每一加载载位的持荷时间为20 分钟。预加载卸至零荷载，并在结构得到充分的零荷恢复后，才可进入正式加载试验。

(3)静力试验荷载持续时间，原则上取决于结构变位达到相对稳定所需的时间，只有结构变位达到相对稳定后，才能进入下一荷载阶段。同一级荷载内，若结构变位最大的测点在最后5 分钟内的变位增量小于第一个5 分钟变位增量的15%，或小于所用量测仪器最小分辨值，即认为结构变位达到相对稳定。

(4)全部测点在正式加载试验前均应进行零级荷载读数，以后每次加载或卸载后应读数一次，并在结构变位达到相对稳定后，进入下一荷载之前再读数一次。对结构变位较大的测点，宜每隔5 分钟观测一次，以观测结构变位是否达到相对稳定。

(5)在加载试验荷载过程中，当某一加载工况接近满载时(大于满载量的80%)，应将该工况后续加载车辆在测试桥跨的行车速度控制在10Km/h 以下;在卸载过程中，禁止多辆加载车辆同时启动。

(6)若在加载过程中发生下列情况之一应立刻终止加载试验:①控制测点应力或力值超过计算值并且达到或超过按规范安全条件反算控制应力或力值时;②控制测点变位超过规范允许值时;③由于加载试验使结构出现非正常的受力损伤或局部发生损坏，影响桥梁承载能力和今后正常使用时。

5 动载试验

5.1 动载试验方案

(1)测试方法。现场采用环境脉动法和强迫振动桥梁结构的动力特性。环境脉动试验利用高灵敏度的传感器与动态数据采集设备，借助于随机信号数据处理技术，利用环境脉动激励量测桥梁结构的响应，进而确定出桥梁结构的动力特性。该方法有效而简便，不采用任何激振设备，而且对桥梁整体结构没有丝毫损伤。

(2)测试仪器设备。采用的主要测试设备为INV3062T 智能信号采集处理分析系统，采用DASPV10 大容量信号采集分析软件，可以实现数据采集、记录、处理、显示、分析、拷贝等动静态测试过程的一体化处理。传感器采用941B 型拾振器，有效频率范围0.2～80HZ。利用该套测试系统进行环境脉动试验，可顺利完成测试数据从采集、滤波、时域频域转换的全过程，从测试数据中判别出结构的各阶自振频率，然后测得结构的各阶对应振型。

(3)现场测试过程。为了尽可能多获取该桥梁结构的各阶自振频率与振型，对3 跨桥梁全部进行动测试验测试，在每一跨的桥面上布置测点，安放传感器。采用强迫振动法测试了每跨的固有频率与阻尼，采用环境脉动法分别测试了该桥梁结构的竖向扭转振型。采用脉动法对桥梁上部结构进行动测试验，测点传感器布置一般按照结构振型形状，在变位较大的部位布置测点，尽可能避开各阶振型的节点。针对不同的振型测试，结构桥面上测点位置布置，该动载试验具体测试步骤如下:①针对不同振型测试，在桥面测点位置处安装传感器，将测点清理干净，用粘合剂把传感器粘贴在测点处;②连接传感器，并将传感器另一端接通测试仪器设备;③开启设备及测试软件后，进行示波，对示波波形进行归一化调试后，开始采样，每次采样时间为30min，采样完毕后自动保存。

6 桥梁结构性能评定

6.1 桥梁结构校验系数

对该桥梁结构边跨跨中截面的挠度与应变校验系统进行统计，其数值分布范围列于下表。

桥梁结构边跨跨中截面的挠度与应变校验系数分布范围

由表2 可知，结构边跨跨中测点挠度与应变校验系数均小于1.0，即主要测点的挠度、应变实测值均小于理论计算值，根据《公路桥梁承载能力检测评定规程》(JTG/T J21-2011)第8.2 条、第8.3 条规定，说明桥梁结构是安全的，其承载能力满足要求。

6.2 桥梁结构动态性能

由上可知，结构竖向、竖向扭转各阶自振频率实测值与计算值比值均小于1.0，所以综合评判，该桥梁结构评定标度为“2”，整体动态工作性能属“较好”状态，该桥梁结构具有一定的刚度储备。

7 结论及建议

我公司对＊＊＊3х25m 箱梁桥进行了荷载试验与检测，根据静载试验结果，该桥梁结构各测点的挠度与应变校验系数均小于1，说明该桥梁结构是安全的，其承载能力满足要求。根据动载试验结果，该桥梁结构评定标度为“2”，整体动态工作性能属“较好”状态，说明该桥梁结构整体性较好，具有一定的刚度储备。所以，该桥梁结构的承载能力与工作性能满足设计要求及相关规范要求。