桥梁静载试验检测技术研究

文/毛训波、杨涛

1 前言

从我国桥梁数据的统计分析，混凝土结构形式的桥梁项目高达9 成，但桥梁在长期服役过程中会受到来自自然灾害与车辆荷载的影响，使其安全性、耐久性强度下降，给车辆的通行与人们的出行造成很大影响。就现状而言，静载试验是目前桥梁运行状态检测的主要方式，静载试验检测技术效果好，不会给桥梁结构带来任何的损害，且能够在静载运行基础上分析桥梁承载性能是否可以达到工程的运行需要。故而在桥梁静载试验检测环节中，对各个检测要点进行管控、保证技术的应用能够真实反映出结构性能非常重要[1]。

2 静载试验检测简介

桥梁静载试验也可以叫作静态检测法，主要是通过桩顶逐级向下加入一定的压力、推力等，然后通过先进设备检测其沉降量、水平位移量等参数，从而确定单桩结构的竖向抗压承载力与水平承载力的参数，了解桥梁的承载性能。

根据试验项目与方案的要求，严格执行试验标准化流程，且根据已经掌握的荷载对象在桥梁结构规定位置上进行试验，然后试验人员重点检查各项变动的数据，准确记录和掌握静力位移、静力应变、裂缝、沉降等方面参数，进而明确具体的规范标准和要求，了解桥梁的运行情况，以便对桥梁采取必要的应对措施，为整个桥梁的性能提升奠定基础。

3 工程概况

某桥梁工程施工项目的长度为162m，净宽度尺寸为11.5m，其结构形式为预应力混凝土简支连续T梁，跨径尺寸为5×30m，选择应用C50 强度混凝土进行施工。下部结构选择应用双柱式桥墩的结构形式以及钢筋混凝土桥台结构。为了保证桥梁性能合格，工作人员要进行承载力的检测，确定选择静载试验的方法做出评价与分析，其可以达到如下目标：静载试验后能够了解桥梁的刚度、强度与受力状态等参数，然后检验确定承载性能是否可以达到设计标准的要求。利用设计荷载参数，计算确定承载力参数，然后进行等效荷载验证的方法，在具体荷载计算后了解桥梁的承载性能。

4 静载试验分析

在桥梁进行静载试验的过程中，工作人员要做好桥梁的应变检测和挠度检测。主要采用电阻应变片、百分表等各项工具进行试验检测，并根据需要将电子应变片直接粘贴到桥梁需要测量的位置上，然后使用百分表进行断面的检测。结合项目的实际情况分析，桥梁试验部分在第一跨度空间内进行，应变、挠度的检测截面是通过跨中截面的形式进行检测，然后做好静载试验的检测，以了解桥梁的承载性能，为后续施工分析提供基础，保障桥梁运行效果达标[2]。在实践过程中要考虑静载试验的对象以及内容，在具体分析过程中进行试验计算，同时按照试验计算的结果全面分析荷载的效率，从而保证各种桥梁试验检测的数据值达到安全性目标要求。

4.1 试验计算

在结构分析中利用有限元建模分析法以及梁体横向分布系数来进行荷载试验，且对各个结构部分的梁体受力状态进行准确的计算。根据钢接板梁法对上结构截面横向结构展开分析，具体的计算结果可见下表1所示。

表1 试验计算结果

4.2 荷载试验效率

根据公路I级运行的标准进行加载试验，然后分析本次桥梁运行工况的实际效率；结合目前的技术标准要求，试验荷载效率确定为1.03，而规定值为0.95～1.05，因此可以达到要求，这就说明试验加载是满足实际需要的。

4.3 试验工况

在该桥梁的静荷载实验中可以分成两种方式：偏载、对称加载。为了达到加载性能的安全性标准，可以分为三次加载试验，按照三个工况的要求进行。在全部加载完成后，可以进行100%偏载加载处理。在具体试验过程中，通过三次不同荷载工况的加载，分析出工况的应用要求，全面掌握工况的应用内容。例如在偏载工况分析过程中，通过对0.8、0.9、1 数据的应用，可以分析出偏载的数据值。

4.4 试验结果及分析

从实际情况分析，静荷载试验是应用静荷载激励方式了解到相应静荷载条件下结构力学的相应情况，从而充分掌握各个结构控制界面的应力、应变与静荷载挠度性能参数方面。静荷载试验环节，能够通过最少的试验环节了解最终的试验数据信息，然后在规定的采集部位上应用到最不利的荷载截面或者外部检测后，进行最不利截面的选择。比如通过简支量跨中截面、支撑部位临近截面、保护层厚度比较小、混凝土强度不足等部位上进行截面的控制。静荷载加载是通过分布荷载的方法来进行的，采用了轴重比较固定的车辆进行试验，然后分析目前桥梁运行中的非弹性形变，在确定其形变已经完成后，可以不进行加载试验。分布荷载进行施加后的15min 左右，进行规定范围内的各项数据采集标准，并对其3min 以下做好读数分析，差距要控制在10%以下才能作为合格标准，进而使得加载范围内各项数据采集和使用更加的可靠与稳定，达到试验的要求。此外，通过对静载试验检测技术的应用可以发现，它能够对桥梁结构中存在的荷载情况进行分析，从而分析出不同的应变能力；同时，它对于荷载的挠度性能参数方面也能够得到很好的结果[3]。

挠度测试结果：在桥梁实施静荷载试验作业阶段，挠度校验系数η 作为主要判断承载性能、工作运行情况的依据，是重要的技术参数。从技术标准来看，当η＞1 时，就说明当前是设计强度相对比较差，且安全性难以满足工程的运行标准。另外，从挠度试验结论中分析可以发现，测点1＃梁跨中，对称加载80%时，实测值为-3.33，理论值为-4.34，校验系数为0.77；对称加载100%时，实测值为-4.39，理论值为-5.43，校验系数为0.81；偏载100%时，实测值为-4.73，理论值为-7.81，校验系数为0.61。从这些数据分析发现，在桥梁的中跨各个截面进行加载运行的条件下，其具体的测量值要明显低于理论参数值，因此表示该桥梁结构的刚度与设计标准是一致的，且桥梁的运行性能比较好[4]。

此外，经过测量和计算后确定η 值处于0.61～0.81之间，没有在1以上，这就表示在该桥梁进行静载后各个桥梁没有出现变形等异常的情况，且结构刚度和设计方案能够达到一致性要求，因此上部结构的受力条和运行性能件比较好。

根据桥梁运行性能方面的要求，在进行静荷载实验过程中，还要进行桥梁残余变位以及验证和分析总挠度的参数比值α1≤0.2。通过静荷载试验的检测以及测点1＃梁跨结构部分的数据计算分析，发现在开展对称加载100%的情况下，残余变位/总挠度为0.11，挠度与计算跨径比值为1/5816；此外，偏载100%时，残余变位/总挠度为0.01，挠度与计算跨径比值为1/13312。

从这一方面计算分析可以发现，α1 值最大仅为0.11，且能够达到桥梁的运行性能标准和要求。在本次桥梁项目中上跨结构的弹性状态运行后，和理论参数值比较接近，并不存在明显的差异；此外，通过上述的各项数据分析可以发现，1/5816 是该桥梁试验最大挠跨比的数据，完全符合技术标准和规范。桥梁的总体承载性能比较好，运行状况完全可以达到技术标准的要求，保证交通运行符合要求[5]。

5 结语

综上所述，进行桥梁的运行状态分析有着非常重要的作用，它是各个桥梁管理单位开展的重要工作，不仅能够有效减少桥梁运行质量的问题，还能提高桥梁的运行性能。静载试验是目前检测桥梁性能的主要方式，其操作非常的方便快捷，且成本比较低，对于桥梁荷载数据的掌握精度比较高，可以更好地掌握桥梁的承载性能，不会给桥梁的正常工作产生不利影响。本文以实际桥梁的静载试验为案例进行分析，在试验完成后，可以确定桥的挠度、应力等方面的技术参数，从而保证桥梁的运行质量合格，为我国桥梁事业的发展做出必要的贡献。