高速公路箱梁静载试验检测方法

程 龙

中铁十六局集团第五工程有限公司

1 引言

近年来，国内经济快速发展，公路项目建设行业随之得到发展。评估公路工程质量最直观的方法是在施工后开展静载荷试验，并利用监测数据分析，为以后的使用打下基础。本文主要从静载荷试验的目的入手，分析总结试验项目、监测方案和技术，并结合实例探讨公路箱梁的静载荷试验结果，以期为实际工程提供参考。

2 高速公路箱梁静载试验目的

（1）科学客观地评估高速公路桥梁结构的完整性和功能性，用以确定工程质量是否达到设计标准。

（2）测试高速公路箱梁结构的强度、刚度与抗裂性，方便项目建成后的项目质量核收。

（3）检验桥梁在负载情况下的各种数据，例如应力、扭矩以及弯矩等，以保证工程的质量和安全[1]。

（4）研究桥梁的弯矩、扭矩、应力、应变，了解桥梁在高负载下的状况。

（5）运用测试得到的信息以及数据制作高速公路项目资料档案。

3 高速公路箱梁静载试验检测项目

检验高速公路箱梁一般需要检测两项内容，即应变检测与挠度检测。在箱梁的静载测试中，检验人员依照工程的实际情况与特点，合理布置测试项目，以保证在不破坏工程质量的情况下测试箱梁的应变与挠度。具体测试内容如下。

（1）应变检测。高速公路箱梁截面应变通常选取金属材料，在测试中检测箱梁对截面应变控制的分布规律以及截面的承重能力，具体分为两方面，即偏载荷载作用下与中心荷载作用下箱梁控制截面的最大静应变。

（2）挠度检测。相比于应变检测，高速公路箱梁的挠度检测较为复杂。在挠度检测中，测试点通常选取箱梁的表面，一般情况下，检测人员会沿着桥梁的走向，选取边跨、中跨和次边跨位置作为检测位点，在每个箱梁截面上安排两个以上的检测点，采取百分表法，再利用全站仪检测与记录箱梁的挠度数据，重点勘测箱梁的纵向挠度变化。挠度检测的内容也分为两类：一类是偏载荷载作用下的箱梁截面的最大挠度，另一类则是中心荷载作用下的箱梁截面最大挠度。

4 高速公路箱梁静载试验检测方案与技术

4.1 检测方案

选择合理点位的桥孔，制定科学的方案对所选择的桥孔检测，并对检测到的一系列数据开展运算以及研究，在开始检测前做好以下准备。

（1）制定详细完整的检测方案，并依照方案对受测车辆的质量实施测量，记录并保存好每台车辆的重量，以便于接下来的研究；清理高速公路箱梁并画出测试点位，方便后续的检测工作。

（2）按照测试方案的规定，处理每个检测点以及检测空位，做好检测位点的打磨与清理工作，对应变片给予贴片处理，并做好后期维护，防止位点因受潮而影响测试结果的准确性。同时，在每一个检测区安装温度补偿应变装置，保证这些区域的温度处于相对恒定的状态，减少检测变量对检测结果的不利影响。

（3）合理安装检测装置与传感装置间的导线，并将必要的仪器与计算机连接调试，然后认真观察检测装置的各项零件工作情况，确保装置线路通畅，各仪器运行良好[2]。

（4）在检验工程实施前需要进行预加载，确定应变片与百分表的完整性，检查检测装置是否可以正常工作，一切准备就绪后工作人员根据之前制定的方案进行检验。

4.2 荷载试验

（1）荷载检测时，无论高速公路处于何种工况，当负载车辆按照规定抵达相应位置时，车辆发动机至少停止工作五分钟，检验人员在此阶段定时记录汽车的各项数值变化；汽车完成测试卸除负载时关闭发动机至少十分钟，确保车辆结构及性能复原。

（2）在任何一种工程状况下开展分级负载检验，按照同一车道车辆数目递增和每次分3级加载方式开展。

（3）每次检验进行两组以上的相同测试，减少因试验次数不足造成的数据偶然性。

5 实例分析

5.1 实例概况

德阳中江至遂宁高速公路是四川省规划建设的“16.8.8”网中的18条联络线之一、绵阳至遂宁高速（绵阳-中江-遂宁）的后半部分，连接了京昆（G5）、沪蓉（G42）和成渝环线（G93）三条国家高速公路。对进一步改善区域交通状况、提高公路运输能力、构建西部综合交通枢纽、完善区域高速公路路网起着至关重要的作用。

四川省绵阳、德阳、遂宁是《成渝城市群发展规划》的核心发展区域，位于“成都平原城市群”上，是成渝经济区大力发展的区域性中心城市。本项目的建设对加强中心城市德阳与遂宁之间的横向联系、促进沿线区域的经济发展和扶贫建设、带动区域经济、改善投资环境都具有重要而深远的意义。

德阳中江至遂宁高速公路TJ-05标段路线全长14.222km，设计速度为100km∕h。TJ-05标段起讫桩号为K121+952.5～K136+175，位于三台县和射洪市境内。TJ-05标段部分工程数量如见表1。

表1 TJ-05标段部分工程数量表

5.2 静载试验检测方法

高速公路箱梁静载试验需要按照规定的程序展开工作，认真测量与分析各项数据，并对所得的一切数据进行科学严谨的讨论。选择基本负荷测试，负荷效率控制在0.8～1.0。

（1）加载车辆。高速公路箱梁静载测试通常选用300kN的三轴车辆。

（2）加载工况与顺序。载荷条件包括跨桥对称载荷、偏心载荷等。为了准确获得载荷试验曲线和结构位移曲线，静态试验载荷是分阶段载荷、逐渐增大到最大载荷，然后逐渐减小零负载。

（3）测点布置及测量方法。依照测试需要安排测试位点并注意位点裂缝的状况。①箱梁应变测点布置。在11跨跨中、15跨支点处的箱梁顶板、底板处设应变计装置，定期观察裂缝。距15#支点断面箱梁内侧腹板安装弓形应变计和直角应变花，并采取IMP技术收集数据；②箱梁竖向挠曲变形。在箱梁的各支点处安排测试位点，使用水准仪观察其纵向位移，得到纵向挠曲变形的精密数据。提前在11#跨中箱梁内横向裂缝与竖向裂缝之间安置应变计，用以观测箱梁应力情况。

5.3 静载试验检测结果

静载测试按照上文所提到的方法设置测试位点，强化检测，得到准确可靠的数据信息，专业人员依照这些信息对工程进行研究。

（1）静载试验荷载效率。静载试验的加载效率即试验得到的加载效率和计划加载效率的比值，加载效率与试验所得加载效率见表2。从表2发现，本次测试的加载效率值为0.88～1.02，符合标准，证明了检验加载效率可以反应设计加载。

表2 静载试验荷载效率

（2）挠度。检验10#、11#、12#下行幅与上行幅的挠度，测量得出数据，11跨的上、下行幅最大挠度为43mm、42mm，挠度系数为0.59、0.56，挠跨之间的比值分别为1∕2505、1∕2612，均在规定范围内，证明高速公路桥梁质量与结构设计符合规定。

（3）应变。在11跨的跨中断面测试中发现应变值的变化规律，并且得出应变校验系数范围在0.24～0.89。腹板与底板的检测系数偏高，说明这两处的受力较大。同时发现横向偏载情况下的箱梁应变值差值较小，由此可知箱梁支点处的刚性较强、应力较小。并且，测试还分析研究了测点，最终得出应变规律：应变能力与负载有关，桥梁结构属于弹性结构。

5.4 静载试验检测结论

（1）检验加载效率可以反应设计加载。本次静载试验所得到的加载效率为0.88≤η≤1.02，证明了检验加载效率可以反应设计加载。

（2）高速公路箱梁静载测试证明工程中的桥梁项目符合规定标准。测试中，荷载处于满载状态下，11跨下行挠度为42mm，挠跨间比值为1∕2612；上行幅挠度为43mm，挠跨间比值为1∕2505，小于标准的1∕6000，证明刚度符合规定标准，工程项目可以正常运行使用。

（3）静载试验检测说明桥梁安全质量达标。本次试验中，挠度校验系数0.59、0.56，在标准范围之内校验系数较低，荷载效率符合规定，表明桥梁结构安全质量达标。

（4）箱梁的静载试验证明桥梁裂缝并不会减弱桥梁整体结构的承重情况。在开展试验前期，桥梁的桥体有部分细小的裂缝，在测试过程中采取了相应的措施来监测裂纹的活动并观察裂纹的形状。测试和观察表明，桥梁结构中的裂缝是不活动的，并且不影响桥梁工程结构的承载能力。

6 结束语

为了了解桥梁的质量和运行条件，有必要采取相应的方法，严格按照要求进行静载荷试验。桥梁箱梁的静载荷试验表明，该结构在设计载荷作用下处于弹性状态，挠度、变形和裂缝均未出现异常，桥梁性能良好，工作状态良好，安全可靠，足以正常操作和使用。作为施工人员，必须严格按照要求进行静载荷测试和检查，做好数据研究和分析，客观评估桥梁工程的质量，对发现的质量缺陷及时采取维修措施，使桥梁项目的运作和功能更好。