静载试验在路桥工程中的应用与管理分析

潘世兰

（贵州省公路工程集团有限公司，贵州贵阳 550000）

1 工程概况

镇雄至赫章高速公路第二合同段全长10.581km，桩号为K8+500—K19+078.5，路线起点与镇赫一标均分仙鹅抱蛋隧道穿越山体至古基乡，设置古基互通，出互通后顺古基乡至元宝田村村道及沟谷设置观音洞1 号大桥、观音洞2 号大桥、古基服务区、白马洞1号大桥、白马洞2 号大桥、旋洞营中桥、旋洞营大桥、旋洞营隧道、九龙泉特大桥、后湾大桥、元宝田大桥、元宝田中桥等工程。整个项目为荷载等级公路-I 级的高速公路，预制单梁跨径包括30mT 梁、35mT 梁、40mT 梁等，其中30m 跨径梁高为2.0m，35m 跨径梁高为2.5m，40m 跨径梁高为2.5m，T 梁混凝土标号为C50，设计安全等级为一级。

2 静载试验在路桥工程中的应用概况

2.1 静载试验工作量

该项目预制梁片数量以及静载试验工作量见表1。

表1 梁片数量统计表

2.2 计算参数

根据施工图设计和桥梁相关资料，静载试验T 梁几何尺寸（以40mT 梁为例）如图1、图2 所示。

图1 40mT 梁单梁断面图（单位：cm）

图2 40mT 梁跨中横断面图（单位：cm）

3 静载试验在路桥工程中的应用与管理要点

3.1 加载效率的确定

3.1.1 计算参数取值

该项目40mT 梁混凝土强度等级为C50。根据施工图设计要求，各类材料特性：弹性模量为34500MPa，泊松比为0.2，容重为26kN/m3，膨胀系数为10×10-6/℃[1]。其中，混凝土容重为钢筋混凝土换算容重。项目所有桥梁均为新建桥梁，设计荷载等级为公路-I 级，采用《公路工程技术标准》（JTG B01—2014）。桥面铺装为10cm 厚沥青混凝土+8cm 厚C50混凝土，沥青混凝土容重取为24kN/m3，计入防水混凝土铺装对上构抗弯刚度的影响。计算时，不考虑护栏对桥梁上构刚度的贡献，仅计入质量影响，按每延米计入，将二者重量之和以线荷载的方式平均加在主梁上[2]。

3.1.2 试验单梁的试验弯矩及加载效率确定

经过计算分析，综合考虑试验现场，采用长（顺桥向）9m 的钢筋或钢绞线进行加载。因此将试验荷载模拟为均布线荷载，选取试验梁的跨中最大正弯矩工况作为试验工况，试验工况下的控制截面弯矩计算结果及荷载试验效率系数ηq见表2[3]，其中ηq=试验弯矩/控制弯矩。

表2 荷载试验效率系数ηq

3.2 试验荷载

根据试验荷载与设计荷载弯矩效应等效的原则，该试验加载方式为在跨中施加均布力方式加载[4]。加载方案：搭设距梁底30～40cm 的垫石、钢板或支座，然后采用9m 长的钢筋分5 级加载。30mT 梁：第一、二、三、四、五级加载量分别为8t、16t、24t、32t、40t，总共加载40t，通过卸掉钢筋堆分5 级逐级卸载。35mT梁：第一、二、三、四、五级加载量分别为9t、18t、27t、36t、45t，总共加载45t，通过卸掉钢筋堆分5 级逐级卸载。40mT 梁：第一、二、三、四、五级加载量分别为10t、20t、30t、40t、50t，总共加载50t，通过卸掉钢筋堆分5 级逐级卸载。

3.3 测点布置

根据试验目的要求，对于T 梁应变和挠度测试点的布置（以40mT 梁为例）如图3 所示。其中，在进行挠度测试时需要通过支点处的百分表读出支点的沉降量，并将其作为修正量对L/4、3L/4 截面及跨中截面的挠度进行修正，修正后的挠度值作为梁体最终的挠度[5]。在布置应变片时，应精准确定位测点位置，保证腹板两侧测点处于对称位置，避免因测点定位不准造成的误差。

图3 40mT 梁应力、挠度测点立面布置图（单位：cm）

3.4 理论计算限值

理论计算限值（以40mT 梁为例）见表3。其中挠度向上表示“+”，向下表示“-”，（N-1）～（N-7）为测试截面编号。

表3 40mT 梁理论计算值结果表

3.5 试验程序及规则

3.5.1 试验程序

（1）试验检测人员现场工作准备。

（2）预加载（预压荷载采用预加载，满载50%预压）。

（3）正式分级加载和卸载，读取测试数据；在每级加载后检查梁体是否产生裂缝[6]。

3.5.2 加载分级与控制

按上文要求进行分级加载，持荷时间须满足相关规范要求。

3.5.3 试验终止条件

（1）控制测点应力、变位（或挠度）已达到或超过计算的控制应力值时。

（2）结构裂缝的长度或缝宽急剧增加，或新裂缝大量出现，或缝宽超过允许值的裂缝大量增多时[7]。

（3）发生其他影响T 梁承载能力或正常使用的损坏时。

3.5.4 试验前准备工作

（1）对需要进行荷载试验检测的梁，梁底必须保留至少50cm 的操作空间，以便布置应变及挠度检测测点。

（2）在梁的两端支点处，采用支座或钢板进行支垫，支垫的位置要与图纸中支座中心线位置一致，且使用高精度水准仪将支座两端调平。为了防止在加载过程中梁体受力后，支点处受力不均匀发生侧翻事故，严禁用枕木支垫，可采用钢管支撑两侧，防止梁体侧翻[8]。

（3）建议预制场采用钢筋或钢绞线作为荷载进行加载；焊接加载中用于固定钢筋的辅助工具或对每片需要试验检测的梁搭设钢管架。

（4）要求施工单位在各标段做好现场准备工作，以便进行现场检测。

4 结语

综上所述，镇雄至赫章高速公路第二合同段预制T 梁的静载试验，能够为整个路桥工程竣工验收提供技术支撑，并为工程项目投入运营后的承载能力提供参考和依据，具有非常重要的现实意义。在静载试验中，除了按照上文要求注重每个技术细节，还要注意做好试验数据与理论值的比较和分析、试验现场及施工情况对试验结果的影响及修正、试验数据的取舍等方面的工作，从而提交更为科学的试验结论。