公路桥梁静载试验检测技术

公路桥梁静载试验检测技术

韩小彪,张玉龙

河南省第一公路工程有限公司，郑州 450000

摘要：基于当前公路桥梁工程中结构质量安全问题频发的情况，分析了静载试验检测的内容，并以某桥梁工程为例，介绍了静载试验检测的方法，阐述了前期的试验准备内容，提出试验加载要求与流程，并对试验结果与承载能力评定进行分析，以有效控制和减少公路桥梁的结构威胁。

关键词：公路桥梁工程;静载试验;检测技术;

1 静载试验检测内容

静载试验检测具体包含以下方面内容：①竖向与侧向挠度、扭曲变形。为得到这一检测结果，检测工作进行时，要准确进行测点布设，测点数量、位置都要符合要求，每个跨度内的测点数量不低于3个，当获得最大挠度、变形数据后，就可以获取支座下沉值。②截面应力分布的检测。通过该检测，可以分析截面应力最大值和偏载特性。③支座伸缩、沉降，墩顶位移、转角，因为支座与墩顶在桥梁结构中也较容易出现问题，通过这些检测数据，可判定桥梁是否存在结构变形风险。④裂缝，桥梁在长时间使用后，会伴随着不同宽度、深度的裂缝，这些裂缝分布在桥梁的不同结构部位，难以保障桥梁最初的结构性能，针对裂缝的检测，主要是确定初始裂缝荷载、位置、方向、长度信息。

2 静载试验检测方法

以某桥梁工程的静载试验为例，该桥梁总长269.4m，桥面宽27m，为双向四车道，该桥梁行车速度为60km/h，设计荷载为汽车-超20级，挂车-120，其中，上部结构为预应力混凝土连续箱梁，而下部结构为柱式墩。在试验检测工作中，选用的是300kN的三轴载重汽车。试验检测工作遵循以下要点：①加载工况与顺序。加载工况有多种，具体为横桥向对称加载、偏载，这些加载工况的实施是为了获取荷载试验曲线与结构变位曲线。应遵循分级加载的原则，由小到大加大到最大荷载随后再逐级减小。②测点布置及测量方法。应结合公路桥梁的总体结构特征，来科学布设测点，确保测点位置的正确性和数量的合理性。

3 前期的试验准备

3.1 选定试验孔

为得到准确、有效的检测数据，在前期的准备阶段，需按照检测内容和要求，结合桥梁的结构特点，科学布设试验孔，确保所布设的试验孔数量合理、位置正确，确保静载试验工作的顺利推进。

3.2 脚手架和测试支架的选取

在工程现场往往配置了多种大型设备，这些设备的功能不同，操作使用各有特点，一些设备在运行时会受到其他设备的干扰，就需要在现场设备布设时，注意设备使用特点和距离控制，比如，脚手架与测试支架的设置应独立，以避免对静载试验结果的干扰。此外，为提升桥梁结构稳定性与安全性，需采用钢管制成的脚手架和测试支架。

3.3 加载位置选择

加载位置选择是否合理，关乎检测结果的有效性，如果所选定的加载位置与试验要求不相符，那么得到的检测结果与实际存在较大的偏差。专业的试验检测人员在位置确定的过程中，应该始终遵循等效荷载原则，在确保加载位置正确的基础上，提升试验结果的可靠性。

4 试验加载要求与流程

4.1 荷载试验工况

根据对该桥梁工程基本结构等各方面情况的分析，为得到有效的检测结果，试验工况遵循以下要求。

(1）连续梁主桥。荷载试验在桥梁检测方面十分常用，试验工况有多种，应结合实际的检测要求，选择最为合适的工况。因为公路桥梁工程的结构特殊，此工程中的连续梁主梁为单箱单室截面，具有较高的横向刚度，连续梁主梁下选用对称荷载。

(2）简支梁引桥采用偏载与正载工况，静载试验需配备2台30t的车辆，作为试验检测中不可或缺的设备，为得到对应的检测结果，应保持速度的动态变化，对比在10km/h、20km/h、30km/h、40km/h速度条件下的相应指标。加载试验计算值与荷载效率指标如表1所示。

表1 加载试验计算值及荷载效率

4.2 确定试验荷载

开展公路桥梁的静载试验检测时，要注意以下几点。

(1）控制荷载。安排专人负责对该桥梁的截面和受力开展全方位分析，因为所配备的车辆荷载有两种，20t和30t，开工荷载与该荷载条件有偏差，为实现静载试验检测时的偏差控制，确定荷载大小时，应按照试验需求与试验效率来确定。

(2）静载加载、卸载程序。静载加载应缓慢开展，试验检测人员要结合公路桥梁结构应变、荷载变化情况，实现程序优化。本试验检测的加载过程应分次开展，总共分级，各级过程的控制力度应结合现场的试验情况来进行。3当加载和卸载工作按照有关规定实施后，需间隔一段时间再读数，控制数据偏差。

4.3 测点布置

对于桥梁的各挠度和应变测点位置，因为其位置点相对特殊，在开展静载试验的过程中，应尽可能地在这些部位多设一些测点，特殊位置的测点数量尽量为3个。在截面跨中位置，需布设7～10个测点。

4.4 静载试验仪器设备

此次公路桥梁静载试验检测工作开展时，涉及的试验检测仪器主要为挠度测量仪器、百分表、垂吊百分表、精密水准仪、应变测量仪器、电阻应变片。

4.5 试验结果

将16.5预应力预制空心板作为参考标准，在各个预制板之间布设有特定数量和型号的钢筋，为通过试验检测来准确判定桥梁结构安全性，对试验计算过程有着较高的精度要求。经由试验检测的全过程分析，桥面混凝土厚度较大，为减少混凝土裂缝的出现，装配式板计算过程中，应借鉴刚接梁法。实际荷载与半波正弦荷载并不完全一致，在计算时，尤其要注重对混凝土弹性模量的考虑，并进行车辆本身或者载重情况的全面分析，在综合考虑这些因素的基础上，修正系数K为：。

此静载试验检测工作开展中，综合考虑全部因素，K1取值为0.95，而K2的取值则与K1有着明显的区别，应结合现场的具体施工情况来开展对应的计算，其中，设计与实际弹性模量的比值为0.912,K3取值方面，应以铰接板法来计算，最终得到的数值为0.948。修正前后的计算结果与试验值对比如表2所示。

表2 修正前后计算结果与试验值比较

4.6 试验结果与承载能力评定

4.6.1 试验结果评定方法

试验结果的分析是公路桥梁工程静载试验检测工作的最终环节。试验结果的评定方法主要包含以下方面。

(1）检验系数。试验中所得到的检验系数是桥梁性能的反映，是桥梁长期使用条件下的现状情况反馈，具体为实际测量值与计算值之间的比值，如果在静载试验检测工作中所得到的检验系数在1以下，说明该桥梁的承载能力符合通行要求，桥梁整体性能良好；但如果试验以后所得到的校验系数在1以上，说明该桥梁的承载力较差，结构稳定和安全面临威胁。试验检测校验系统的数值应控制在正常标准内，否则，数值过大或者过小，检测规范性都无法保障，当数值偏小时，结果与实际偏差值过大。

(2）理论值与实测值关系曲线。荷载试验检测可对桥梁运行和使用开展动态化监控，可以实现对桥梁的安全监测。理论值与实测值关系曲线直观反映的是桥梁的工作状态，如果两条曲线的走势不存在较大的偏差，说明该桥梁性能较好，几乎不存在安全风险，反之，则意味着桥梁工程存在着一定的安全隐患，应进行对应的处理。

4.6.2 结果分析

静载试验结果实际上就是桥梁承载力及使用状态的直接反馈，专业人员可根据对试验检测结果的分析，检验其是否符合桥梁结构安全性和稳定性的标准。根据这一静载试验检测结果，可知在此试验进行时，振弦式应变计与千分表应变计更符合设计要求，因为这两种方式下的计算数值与桥梁实际数值的一致性较高，表现出明显的规律性特征，测量准确度也更高。

5结论

公路桥梁工程项目中，静载试验检测技术的应用范围较广，这一试验检测工作的开展，能有效评估公路桥梁结构性能和使用状态，为桥梁维护管理和结构优化提供参考。当静载试验检测发现公路桥梁工程存在质量安全隐患时，相关单位要立即安排技术人员来进行处理，以保障公路桥梁使用性能。