高速公路桥梁静载试验检测技术分析

摘  要：桥梁结构作为桥梁生命线工程，保证其结构安全使用是桥梁工程建设的重中之重。研究表明在车辆荷载和自然因素长期作用下，会导致桥梁结构损伤，使结构整体刚度下降，严重时甚至会出现局部或整体失稳等问题。为及时掌握桥梁健康状态，必须定期对桥梁结构进行安全性检测和评定。静载试验作为一种高效、灵活、精度高的检测技术，目前在桥梁工程检测中得到了广泛应用。本文结合具体工程案例，对高速公路桥梁静载试验检测技术要点进行分析与探讨，以期为类似桥梁工程检测提供借鉴。

关键词：静载试验;工程概况;加载

中图分类号：TU312   文献标识码：A   文章编号：2096-6903（2020）02-0000-00

1工程概况

本文以高速公路某桥梁工程为例，全长520 m，桥梁上部为简支转连续T梁结构，桥台采用U型重力式扩大基础，全桥桥墩数量16个，桥梁基础设计为桩基础。选择桥墩最高的第4跨进行加载试验。具体位置如表1所示。

2静载试验研究

2.1试验加载车辆

静载试验采用载重汽车加载，按照桥梁设计荷载等级，以最不利荷载计算控制断面处控制内力，并结合使用车辆技术参数，对等代加载荷载进行计算与控制[1]。

2.2试验测试仪器

橋梁静载试验测试仪器主要包括2大类，即静态应变仪和水准仪，根据实际情况，合理选择设备仪器的规格型号和数量，保证仪器全部在标定有效期内，同时设备无故障，不影响测定结果的准确性。

2.3试验测点布设

（1）应变测点。在试验截面进行应力测点布设，共设测点14个，截面底缘测点8个，与底缘相距50 cm位置测点6个。

（2）挠度测点。在挠度测试位置L/4、L/2、 3L/4处横向中线各设1个测点，共设测点9个[2]。

2.4静力试验荷载

静载试验前，需先计算分析在使用荷载作用下桥梁结构的荷载效应，一般采用专用桥梁计算分析程序进行计算。以4辆350 kN双桥载重汽车为准施加静力试验荷载，根据规范要求，静载试验效率控制在0.95～1.05之间。经计算分析，本桥三个不同截面的试验弯矩、设计弯矩和荷载效率系数如下：

（1）A-A截面，试验弯矩为5481.4 kN·m，设计弯矩为5473.0 kN· m，荷载效率系数为1.00;

（2）B-B截面，试验弯矩为-3932.5 kN·m，设计弯矩为-4159.0 kN·m，荷载效率系数为0.95;

（3）C-C截面，试验弯矩为4608.4 kN·m，设计弯矩为4616.0 kN·m，荷载效率系数为1.00;

由此可见，本桥荷载效率系数在0.95～1.00之间，可满足检测规程要求。

2.5试验加载程序

为避免损坏结构，采取逐步加载法进行试验加载。当加载至最大荷载时，便可卸载至零级荷载。根据工程实际情况，可按以下流程（表2）进行加载与卸载。

2.6试验测试方法及流程

混凝土应力/应变测试中，将120Ω混凝土应变片粘贴在试验截面上，经各个位置补偿点实现对环境温度等因素的补偿。采用静态数据记录系统和数据应变仪对应变进行分析，并自动采集存储信息。采用高精密度水准仪、百分表等进行变形测试，梁体表面温度、环境温度等可采用红外温度测试仪进行测试。

为实时控制加载过程，确保桥梁结构安全，在整个试验环节，及时换算出实测控制数据、应力、挠度等数据信息。并对比分析试验设计值，通过两者之间的比较，找出异同点，从而准确判定结构性能[3]。

静力荷载试验应力测试所需工具包括：应变片、计算机等。具体测试流程如图1所示。

静力荷载试验挠度测试主要包括观测数据、计算控制、数据处理。具体流程如图2所示。

3静载试验检测结果分析

3.1实测应变值

在桥梁结构工作状态评定中，应变校验系数η是测定桥梁承载力的主要指标之一，可按下式计算：

η=Se/Ss

其中，η表示应变校验系数;

Ss表示试验荷载作用下理论计算应变值;

Se表示试验荷载作用下实测应变值;

桥梁结构形式不同，则应变校验系数η也有所区别，通常情况下，η<1。当η值越小，则说明结构安全储备越大。

通过该公式可知，在试验荷载作用下，只有获取实测应变值和理论计算值之后，才能确定校验系数值η。不同截面下所得应变（με）实测值如下：

（1）A-A截面，距底缘50cm处，应变实测值为45;T梁底缘处，应变实测值为81;

（2）B-B截面，距底缘50cm处，应变实测值为-33;T梁底缘处，应变实测值为-61;

（3）A-A截面，距底缘50cm处，应变实测值为37;T梁底缘处，应变实测值为72。

经上式可知，在计算出试验工况的理论应变计算值后，便可获取本桥梁的校验系数值η，以此对桥梁的工作状态进行准确判定[4]。

3.2应变校验系数值结果分析

通过一系列计算分析，可获取试验工况应变校验系数值，如表3所示。由此可见，A-A截面T梁底缘校验系数值η为0.68，A-A截面距梁底缘50 cm处的校验系数值η为0.61，可满足规范值（η<1），且处于中间范围，表明A-A截面桥梁结构承载力较强，且桥梁结构工作状态良好。

B-B截面T梁底缘校验系数值η为0.97，A-A截面距梁底缘50 cm处的校验系数值η为0.89，可满足规范值（η<1），基本接近规范值，表明B-B截面桥梁结构材料强度下降，结构各部分连续性不足，刚度偏低 [5]。

C-C截面T梁底缘校验系数值η为0.72，A-A截面距梁底缘50cm处的校验系数值η为0.60，可满足规范值（η<1），且处于中间范围，表明A-A截面桥梁结构承载力较强，且桥梁结构工作状态良好。

3.3挠度校验系数值结果分析

经试验分析，试验工况挠度校验系数值如下：

（1）截面A-A/B-B下，主要分析三个不同墩跨，每个墩跨选不同位置，具体情况如下：

1）7#～6#墩跨处，L/4位置，挠度实测值为-3.32，设计计算值为-4.10，校验系数η为0.81;A截面位置，实测值为-4.71，设计计算值为-5.93，校验系数η为0.79;3L/4位置，实测值-2.85，设计计算值为-3.95，校验系数η为0.72。

2）6#～5#墩跨处，L/4位置，挠度实测值为1.38，设计计算值为2.19，校验系数η为0.63;跨中位置，实测值为1.64，设计计算值为2.28，校验系数η为0.72;3L/4位置，实测值0.82，设计计算值为1.21，校验系数η为0.68。

3）5#～4#墩跨处，跨中位置，实测值为-0.48，设计计算值为-0.67，校验系数η为0.72。

（2）截面C-C下，主要分析三个不同的墩跨，每个墩跨选不同位置，具体情况如下：

1）7#～6#墩跨处，L/4位置，挠度实测值为0.75，设计计算值为1.18，校验系数η为0.64;A截面位置，实测值为1.36，设计计算值为1.84，校驗系数η为0.74;3L/4位置，实测值1.21，设计计算值为1.74，校验系数η为0.70。

2）6#～5#墩跨处，L/4位置，挠度实测值为-2.17，设计计算值为-2.93，校验系数η为0.74;跨中位置，实测值为-3.81，设计计算值为-4.67，校验系数η为0.82;3L/4位置，实测值-2.27，设计计算值为-3.21，校验系数η为0.71。

3）5#～4#墩跨处，跨中位置，实测值为1.42，设计计算值为1.92，校验系数η为0.74。

由此可见，三个试验工况下挠度校验系数值基本在0.63～0.82之间，可满足规范值（η<1），且η值不是很大，因此，可判定桥梁承载力较好，且桥梁结构工作状态良好。

4结语

综上所述，在行车荷载和自然因素的反复作用下，桥梁结构会发生不同程度的变化及损伤。由于结构损伤严重，部分桥梁已成为危桥，极易引发安全事故。 因此，必须做好桥梁承载力检测工作，桥梁静载试验是对桥梁的一种科学评价方法，其可以掌握桥梁所有部件的实际受力情况[6]，准确判定桥梁的实际承载能力，并对桥梁的运行质量进行评估。同时，通过静载试验法，可为桥梁加固维修提供可靠依据。

参考文献

[1] 韩幼红.高速公路箱梁静载试验检测技术研究[J].价值工程，2020，39（4）：142-143.

[2] 杨雷.高速公路箱梁静载试验检测与分析[J].魅力中国，2017（34）：33-36.

[3] 李成善.高速公路箱梁静载试验检测与分析[J].中国科技投资，2017（30）：56.

[4] 马继文.高速公路桥梁静载试验检测技术探析[J].建筑工程技术与设计，2020（2）：1675.

[5] 苗兰弟.高速公路箱梁静载试验检测与分析[J].长春工程学院学报（自然科学版），2016，17（1）：34-39.

[6] 李鹏飞，杨溢，刘磊，等.某高速公路工程30 m预制小箱梁静载试验分析[J].公路工程，2014（2）：242-245.

收稿日期：2020-01-07

作者简介：赵壮（1983—），女，河南南阳人，本科，工程师，研究方向：试验检测监理。