某预应力混凝土现浇箱梁桥静载试验要点分析

李东

摘要 为深入研究预应力混凝土连续箱梁桥的承载力及实际工况，文章依托某桥梁开展静载实验进行研究，分析桥梁在增加载荷情况下控制截面挠度、应变之间的关系，通过研究认定实测残余变形/实测总变形小于0.2，试验过程中借助桥梁专用有限元分析计算软件—MIDAS/Civil，进行模型构建，根据试验获取相应的数据，撑控试验对象的挠度、应变校验系数，最终得出桥梁承载力满足实际要求的结论。

关键词 预应力现浇箱梁;静载试验;技术要点

中图分类号 U448.23 文献标识码 A 文章编号 2096-8949（2022）02-0132-03

0 引言

目前预应力混凝土连续箱梁桥结构较为常见，因此这种结构桥梁服役期内的安全状况检测至关重要[1]。桥梁载荷实验能够有效判断桥梁的承载力情况，借助该实验，可以分析、研究静载作用下橋梁结构的变位、应变、挠度等情况，与实践数据相结合，得出桥梁结构的实际情况[2]，了解其实际承载能力，借此总体性评价服役期桥梁的安全状况，经试验可知，实验桥梁处于良好的工作状态，满足设计、使用的要求，可以继续使用[3]。

1 工程概况

工程实践项目为某预应力箱梁桥，桥长129 m，共10联，荷载设计值为公路Ⅰ级。上部结构为混凝土组合箱梁、下部结构为桩基础，柱式墩。上部结构箱梁的等宽段，采用先简支后连续的预应力结构方案。桥面铺装系：1）二个等厚结构层，沥青混凝土10 cm及C40防水混凝土10 cm;2）桥面纵坡及双向横坡均2.0%;3）桥面宽为28.0 m，非机动车道每侧2.0 m、每车道宽12.00 m;文章通过该项目的桥静载试验的工程实践，总结预应力现浇箱梁桥静载试验要点，具有十分重要的理论意义。

2 桥梁静载设计

2.1 桥梁静载试验简述

桥梁关系行车安全，因此必须慎重对待桥梁结构的耐久性、适用性、安全性等功能，需进行充分检验，依托静载试验，采集相关数据并进行深入分析研究，了解桥梁实际工作情况，判断其是否满足实际需求，具体试验流程如下[4]：

（1）探析试验桥梁在不同工况下的变形、挠度情况，依托相关要求，分析桥梁是否满足实际使用需求[5]。

（2）依托试验获取数据，了解桥梁设计强度，对桥梁的综合情况予以分析。

（3）对试验获取数据进行处理，构建数据库，指导桥梁服役期的养护、保养工作。

（4）分析桥梁实际存在裂缝情况。

（5）依托桥梁专用有限元分析计算软件—MIDAS/Civil，建立相应的模型，借助MIDAS/Civil对桥梁进行静载试验的情况进行分析。

2.2 试验加载工况的设计

根据分析，在桥面作用试验载荷及设计载荷，确定的主要内力控制截面共5个，根据确定的5个控制截面，经试验对应确定5个静载工况（图1）。5个静载试验工况如下：1）测试第1跨中部断面最大弯矩;2）测试第2桥墩顶部负弯矩;3）测试第2跨中部断面最大弯矩;4）测试第3桥墩顶部断面最大负弯矩;5）测试第3跨中部断面最大弯矩。

2.3 测点布置

对应变（应力）点进行测试：依托试验需求，科学确定及布设相应的测点，有效提升观测质量，需对相同测点进行有针对性的校测，保障设定的测点可以客观反映桥梁应力（应变）情况。因为桥面板的结构较为特殊，不适合在此部位布设测点。布置测点详细情况见图2。为进一步全面了解桥梁结构性能，测试工况4的过程中，应根据附近桥梁外侧腹板表面情况布设，主要采集附近主拉应力、剪应力的情况[6]。

测试挠度（位移）点：依托桥梁的具体情况，现场条件等，选择具有较高精准的仪器测量测点挠度，实践操作中常使用精密水准仪，能够提升数据采集的精确性。

3 静载试验结果分析

3.1 静载试验效率

该实验过程中，预先设定好载荷的施加位置及施加载荷量的大小，为不断提升采集数据的精确性，需加强静载试验效率控制而采集数据[7]。

静载试验效率：

ηj—静载试验效率系数 ，一般范围介于0.8～1.05之间;Sj—静载试验施加荷载仪器读数;S—静载试验施加荷载目标值;μ—损耗率。依托外观检查及验算结构结果，与既定的车辆轴载车辆情况予以结合。通过表1可以得出，该效率系数所处的范围符合规定。

3.2 校验系数

一般桥梁的结构为预应力混凝土结构，根据实践操作，设置的应变校验系数介于0.6～0.9之间，设定的挠度校验系数介于0.7～1.0之间。表2为施加不同载荷时，桥梁结构截面中应力点的分析值、实测值情况[8]。

经分析表2可以论证，试验载荷作用于桥梁后，桥梁结构的控制断面应变校验系数相对集中于0.41～0.87之间，挠度系数一般分布在0.77～0.97之间，表示测试对象的结构刚度、材料强度满足实际需求，与验证载荷要求基本符合。

3.3 相对残余

Sp（实测残余变形）和Stot（实测总变形）之间的比值越小，表示结构与弹性工作状态越接近，该要求小于等于20%[9]。在不同工况下相对参与变形结果情况如表3所示。

通过该表能够清楚的看出，残余应变和相对参与变形均低于19%，在实验载荷作用下，结构相对残余应变和相关要求相符，一些测点挠度稍大，可能因为实验桥一些跨度较大，混凝土分布不均匀，导致存在复杂的结构形变，对这一部分的结构形变需予以重视。

3.4 挠度值

在最大试验载荷的作用下，结构各控制截面竖向挠度实测值和规范要求相符合，比允许值要小，表示桥梁结构较为安全，满足正常使用的要求。

3.5 裂缝

依托国家、行业的相关规定，在加荷下结构产生的裂缝宽度要比设计标准值要小，且载荷消失后裂缝收敛符合国家标准。由于施工因素、温度因素、混凝土自身因素导致的结构自身存在的裂缝，载荷施加后不能超过标准要求。此次实验过程中，载荷施加前和施加后，结构裂缝没有出现明显变化，试验桥梁可以正常使用。

4 结论

桥梁工程的结构稳定直接关系行车安全，因此必须重视其整体受力性能，认识桥梁结构的安全、适用及耐久性。该文依托静载试验，采集、分析相关数据，撑控桥梁联跨受力的整体性能及其工况，得出如下结论：

（1）桥梁经试验载荷检验，其整体结构受力与规定相符。

（2）通过静载试验，可以确定桥梁的材料强度、结构刚度等满足实际需求。

（3）将载荷循环增加至桥梁各跨段并卸载，试验桥梁的截面虽出现裂缝，但没有发展，均在规定要求内，桥梁结构的挠度、应变随载荷的线性增加而线性增长，但没有超过安全值。综上所述，试验桥梁符合使用要求，可以正常使用。

参考文献

[1]曾勇，李勇岐，余滔，等.钢-混组合连续梁-V腿连续刚构桥静载试验研究[J].特种结构，2021（5）：14-17.

[2]亓兴军，孙绪法，赵越，等.基于环境激励的连续梁桥挠度评定方法研究[J].建筑科学与工程学报，2021（4）：73-79.

[3]王红良，钱金巨，王立超，等.连续组合梁桥桥面板施工顺序影响研究[J].公路与汽运，2021（1）：121-125.

[4]许珊珊，李丽，高伟.基于静载试验的桥梁结构性能检测分析与研究[J].黑龙江工程学院学报，2014（6）：6-8+12.

[5]周振东，代戈，葛琪.预应力砼桥梁早期病害成因分析及预防措施[J].黑龙江工程学院学报（自然科学版），2013

（3）：33-36.

[6]刘伟，肖宏笛，史晓贞.基于静载试验的大跨度斜拉桥承载能力评定[A].同济大学土木工程学院桥梁工程系、桥梁工程与技术网.第三届全国在役桥梁安全运营保障技术大会论文集[C].同济大学土木工程学院桥梁工程系、桥梁工程与技术网：北京国联视讯信息技术股份有限公司，2021：4.

[7]张立.T梁静载试验方案研究[C].2021年全国土木工程施工技术交流会论文集（下册），2021：552-555.

[8]赵松涛，陈煊，杨东磊，等.某炼钢厂内钢筋混凝土简支式铁路桥梁静力承载评估[C].2020年工业建筑学术交流会论文集（下册），2020：1065-1068.

[9]冯绍攀，赵斌，朱厚喜，等.北京大兴机场轨道线预制箱梁静载试验及承载性能评定[A].中国老教授协会土木建筑专业委员会、北京交通大学土木建筑工程学院.第十三届建筑物建设改造与病害处理学术会议暨土木建筑专业委员会三十周年纪念活动论文集[C].中国老教授协会土木建筑专业委员会、北京交通大学土木建筑工程学院：施工技術编辑部，2021：5.