荷载试验在下承式系杆拱桥桥梁检测中的应用

徐列能

【摘  要】我国近年来公路交通事业发展快速，各色桥梁疯速建设并投入使用，已成为桥梁大国。本文阐述了荷载试验的含义、目的、内容及过程，结合对洛阳市某3跨下承式系杆拱桥静载试验成果进行分析，从而客观而准确的评定上部结构是否满足原设计荷载的正常使用要求，并探讨荷载试验在下承式系杆拱桥中的应用。

【关键词】荷载试验;系杆拱;桥梁检测;应用

引言

近年来随着桥梁的使用荷载增加、周边环境的变化、设计的缺陷和施工质量缺陷等作用，桥梁性能逐渐降低，其中部分桥梁适用性不足，已不满足日常使用要求，甚至出现重大事故。桥梁性能、承载能力和适应性等问题，已被世界各国所重视。为了桥梁运营中的安全，通过对桥梁进行试验，为后续桥梁养护管理和维修加固提供重要数据。

1荷载试验概述

桥梁在投入使用一段时间后，应对其进行荷载试验。荷载试验是桥梁检测中一种科学、有效、直观的检测方法。通过对桥梁各主要控制断面的应变及挠度测试，分析各控制断面相应校验系数，客观判断结构是否满足原设计要求。

2工程概况

该桥为一座东西走向的三跨简支下承式系杆拱桥，桥梁全长230.0m，跨径组合为3×72.0m，矢跨比为1/6，上部结构每跨均由主拱和纵、横梁+桥面板组成，主拱由2道钢管混凝土拱肋和2道横撑及4道风撑组成。每榀拱肋各设有13根吊杆，桥面总宽为22.5m。该桥设计荷载等级为公路-Ⅰ级。

3主要构件编号说明

编号规则均由东向西（或由北向南）依次编号。

4静载试验

4.1 上部结构基本信息

该桥为一座东西走向的三跨简支下承式系杆拱桥，桥梁全长230.0m，跨径组合为3×72.0m，矢跨比为1/6，上部结构每跨由主拱和纵、横梁+桥面板组成，主拱由2道钢管混凝土拱肋和2道横撑及4道风撑组成。每榀拱肋各设有13根吊杆，全桥共有78根吊杆。

4.2 试验测试截面及测点布置

4.2.1 试验测试截面布置

根据结构受力特点，此次试验测试截面位置如图1所示。

1-1断面（应变测试）：最大负弯矩断面（拱脚）

2-2断面（应变及挠度测试）：1/4L最大正、负弯矩断面（主拱肋）

3-3断面（应变及挠度测试）：最大正弯矩断面（拱顶）

4-4断面（挠度测试）：3/4L断面（主拱肋）

5-5断面（应变及挠度测试）：1/4L最大正、负弯矩断面（纵梁）

6-6断面（应变及挠度测试）：最大正弯矩断面（纵梁）

7-7断面（挠度測试）：3/4L断面（纵梁）

8-8断面（索力测试）：索力最大增量

9-9断面（应变及挠度测试）：最大正弯矩断面（中横梁）

10-10断面（应变及挠度测试）：最大正弯矩断面（桥面板）

4.2.2 试验应变和挠度测点布置

应变测试采用振弦式应变采集仪和振弦式应变计，挠度测试采用徕卡TS50全站仪小棱镜，1-1、2-2、3-3、5-5、6-6、9-9和10-10测试截面应变测点布置示意见图2。

4.3 试验荷载

本次试验采用6辆三轴货车作为施加荷载。试验车相关技术参数明细见表1。

4.4 静载效率系数

依据相关规范可知，静载试验荷载效率系数宜介于0.95～1.05之间。各控制断面静载试验效率见表2。

本次静载试验上部结构主梁各测试截面效率在0.95～1.05之间，均满足规范规定的要求。

4.5 试验加载方案

通过理论计算得，按最不利布载原则进行加载，对各工况应逐车分级加载。

4.6 试验成果及分析

4.6.1 主梁应变实测值及校验系数

在试验荷载作用下，各控制断面的应变校验系数在0.22～0.66之间，均满足规范规定的校验系数小于1，表明上部结构当前能够满足设计公路-Ⅰ级荷载的正常使用要求。

4.6.2 主梁挠度实测值及校验系数

在试验荷载作用下，各控制断面位移校验系数在0.42～0.59之间，均满足规范规定的校验系数不大于1，表明上部结构能够满足设计公路-Ⅰ级荷载的正常使用要求。

4.6.3、试验荷载作用下吊杆力实测值及校验系数

在试验荷载作用下，实测吊杆力增量校验系数在0.82～0.88之间，满足规范要求。

4.6.4 结构相对残余变形

在试验荷载作用下，各控制断面应变相对残余变形在0～11.8%之间，挠度相对残余变形在0～5.7%之间，均小于规范规定的应力（应变）及挠度相对残余变形容许值20.0%，表明上部结构弹性工作状况良好。

4.7 静载试验结论

1、在试验荷载作用下，各控制断面的应变校验系数在0.22～0.66之间，均满足规范规定的校验系数小于1，表明上部结构当前能够满足设计公路-Ⅰ级荷载的正常使用要求。

2、在试验荷载作用下，各控制断面位移校验系数在0.42～0.59之间，均满足规范规定的校验系数不大于1，表明上部结构能够满足设计公路-Ⅰ级荷载的正常使用要求。

3、在试验荷载作用下，实测吊杆力增量校验系数在0.82～0.88之间，满足规范要求。

4、在试验荷载作用下，各控制断面应变相对残余变形在0～11.8%之间，挠度相对残余变形在0～5.7%之间，均小于规范规定的应力（应变）及挠度相对残余变形容许值20.0%，表明上部结构弹性工作状况良好。

综上检测结果可知，该桥上部结构能够满足原设计公路-Ⅰ级荷载的正常使用要求。

结束语

桥梁在运营一段时间后，有必要通过实桥荷载试验检测来确定桥梁的实际承载能力，通过分析试验结果来确定是否满足设计要求。荷载试验测试结果可作为评定工程质量的主要资料，桥梁试验检测的开展，具有十分重要的意义。

参考文献：

[1]JTG/T J21-01-2015.公路桥梁荷载试验规程[S].

[2]徐达昱 郑日亮 曹谦.下承式混凝土系杆拱桥荷载试验与评定[J].湖南城市学院学报，2012

[3]陈丹羽.罗村大桥荷载试验研究[J].广东交通职业技术学院学报，2006

[4]张振平 马跃.钢-混凝土组合梁健康静载试验检测与评估[J].四川建材，2013

[5]胡国领 陈艳阳 曹竞 胡振伟.跨南水北调总干渠桁架式系杆拱桥荷载试验.南水北调与水利科技，2014

[6]游曾二 吴晶 许小洁.增城大桥静力荷载试验研究[J].广东交通职业技术学院学报，2014

（作者单位：上海同丰工程咨询有限公司）