橋梁結(jié)構(gòu)的靜荷載試驗(yàn)是:將靜止的荷載作用在橋梁上的指定位置,以測(cè)試結(jié)構(gòu)的靜應(yīng)變和位移或其他項(xiàng)目,從而推斷橋梁結(jié)構(gòu)在荷載作用下的工作狀態(tài)和使用能力。對(duì)于一些缺乏設(shè)計(jì)資料、結(jié)構(gòu)受力不詳、不便檢算,或?qū)Ω鶕?jù)檢查及檢算結(jié)果綜合判斷的橋梁承載能力有懷疑的舊橋,采用靜荷載來(lái)評(píng)定它們的承載能力和安全度是十分必要的。
(一)試驗(yàn)孔(墩、臺(tái))的選擇
橋梁試驗(yàn)孔(墩、臺(tái))確定,應(yīng)選定結(jié)構(gòu)受力最不利、結(jié)構(gòu)枝術(shù)狀況較差,或病害多而嚴(yán)重、便于搭設(shè)腳手架和設(shè)置測(cè)點(diǎn)以及加荷方便的橋孔。一般可結(jié)合橋梁檢查和檢算工作進(jìn)行。對(duì)于多孔結(jié)構(gòu),還需考慮病害或問(wèn)題的種類和結(jié)構(gòu)上的不同。
(二)檢查架與儀表架的搭設(shè)
檢查架必須方便觀測(cè)儀表和裂縫,應(yīng)以經(jīng)濟(jì)、方便、安全為原則,檢查架與儀表架應(yīng)完全脫離,不影響儀表和測(cè)點(diǎn)的正常工作,不干擾測(cè)點(diǎn)附屬設(shè)施。當(dāng)橋下凈空高不便設(shè)置固定檢查架時(shí),可采用輕便活動(dòng)吊架。儀表架要穩(wěn)固并能承受試驗(yàn)時(shí)可能產(chǎn)生的碰動(dòng)干擾。用于觀測(cè)墩臺(tái)沉降和位移的儀表架,應(yīng)離開(kāi)墩臺(tái)基礎(chǔ)邊緣至少1.5m,以不受墩臺(tái)變位的影響。搭設(shè)儀表架時(shí),還需留心觀測(cè)點(diǎn)不要受陽(yáng)光直接照射和防雨措施等。
(三)加載方案與實(shí)施
1.加載試驗(yàn)項(xiàng)目的確定
靜荷載試驗(yàn)項(xiàng)目按其目的來(lái)分,大體上有兩類:一類為測(cè)定荷載橫向分布特性的單點(diǎn)加載試驗(yàn);另一類為鑒定橋梁承載能力的加載試驗(yàn)。
2.靜載試驗(yàn)荷載的確定與布置
承載能力評(píng)定荷載一般有以下幾種:即標(biāo)準(zhǔn)汽車、掛車或履帶車、人群荷載和需通行的特種重載。產(chǎn)生控制截面最不利內(nèi)力的評(píng)定荷載常作為靜力試驗(yàn)荷載。但由于客觀條件的限制,實(shí)際采用的試驗(yàn)荷載往往會(huì)與評(píng)定荷載有所不同。為保證試驗(yàn)效果常采用等效荷載試驗(yàn)的方法,在選擇等效試驗(yàn)荷載時(shí),要使等效試驗(yàn)荷載作用下的控制截面內(nèi)力計(jì)算值與評(píng)定荷載作用下同截面的內(nèi)力之比(即試驗(yàn)荷載效率)在0.95-1.05 之間。等效試驗(yàn)荷載通常有可行式車輛和重物直接加載兩種。當(dāng)采用重物直接加載時(shí),需注意避免加載設(shè)備與橋梁共同承載而形成“卸載”觀象。試驗(yàn)荷載布置應(yīng)使結(jié)構(gòu)處于某種實(shí)際可能的最不利工作狀態(tài)。
3.試驗(yàn)荷載分級(jí)與加載方式
了解結(jié)構(gòu)應(yīng)變或變位隨加載內(nèi)力增加的變化關(guān)系和防止結(jié)構(gòu)意外損壞,試驗(yàn)荷載需逐級(jí)增加。用車輛加載一般分成2-3級(jí),用重物加載為 3-4級(jí)即基本荷載的60%、80%、90%和100%。車輛荷載的分級(jí)可采用逐漸增加加載車數(shù)量和加載車位于控制截面內(nèi)力縱橫向影響線不同位置的方法。靜力試驗(yàn)荷載的加載方式,根據(jù)加載設(shè)備情況可分成兩種,即:一是單逐級(jí)遞加到最大荷載,然后逐漸卸載至零載,這種方法適合于重物直接加載。二是逐級(jí)遞增的循環(huán)加載方法,此法宜用于車輛加載。
4.加載時(shí)間選擇與靜力荷載的持續(xù)時(shí)間
加載試驗(yàn)應(yīng)安排在氣溫變化不大,外界氣候條件較好的時(shí)間(如晚上 10時(shí)至凌晨 5時(shí))內(nèi)進(jìn)行。靜力荷載的持續(xù)時(shí)間取決于結(jié)構(gòu)最大變位達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定所需的時(shí)間。對(duì)鋼筋混凝土和木結(jié)構(gòu)一般取15-30min,鋼結(jié)構(gòu)通常不少刊10min。
5.加載程序的確定
加載試驗(yàn)前,一般需對(duì)試驗(yàn)結(jié)構(gòu)進(jìn)行必要次數(shù)的預(yù)加載。通過(guò)預(yù)加載,一方面可以使結(jié)構(gòu)進(jìn)入正常工作狀態(tài),另一方面也可檢查試驗(yàn)裝置的可靠性以及檢查全部觀測(cè)儀表工作是否正常,并能起演習(xí)作用。預(yù)加載的荷載一般取1-2級(jí)分級(jí)荷載。
6.加載試驗(yàn)的控制
加載應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)的加載程序進(jìn)行,荷載的大小和截面內(nèi)力都應(yīng)從小到大逐漸增加,并隨時(shí)做好停止加載或卸載的準(zhǔn)備。加載試驗(yàn)過(guò)程中,要及時(shí)分析控制測(cè)點(diǎn)的變位或應(yīng)變,隨時(shí)觀察結(jié)構(gòu)薄弱部位開(kāi)裂等狀況,一旦發(fā)現(xiàn)下列情況,應(yīng)立即終止加載試驗(yàn):
(1)控制測(cè)點(diǎn)應(yīng)力或撓度(變位)超過(guò)檢算控制值和規(guī)范規(guī)定值;
(2)加載過(guò)程中超過(guò)規(guī)范允許縫寬的裂縫大量增多,對(duì)結(jié)構(gòu)使用壽命造成明顯影響時(shí);
(3)墩臺(tái)變位超過(guò)允許值且不能穩(wěn)定時(shí);
(4)發(fā)生其它損壞,影響橋梁承載能力和正常使用時(shí)。
(四)制訂觀測(cè)方案
觀測(cè)方案應(yīng)按照試驗(yàn)?zāi)康暮鸵?,確定觀測(cè)項(xiàng)目、測(cè)量區(qū)位置,并選擇合適的儀表和確定試驗(yàn)觀測(cè)方法.
1.觀測(cè)項(xiàng)目的確定
在荷載作用下的橋梁變形可以分成兩類:一類變形能反映結(jié)構(gòu)的整體工作狀況,如撓度、轉(zhuǎn)角和支座位移等,為整體變形;另一類反映結(jié)構(gòu)的局部工作狀況,如纖維變形、裂縫和局部擠壓變形等,稱局部變形。在確定觀測(cè)項(xiàng)目時(shí),首先要考慮結(jié)構(gòu)的整體變形,因?yàn)樗芨爬ńY(jié)構(gòu)工作的全貌,也能反映結(jié)構(gòu)任何部分的異常變形或局部損壞。同時(shí)局部變形的觀測(cè)也很重要,它能反映結(jié)構(gòu)的抗裂性能,又是推斷結(jié)構(gòu)實(shí)際狀況和極限強(qiáng)度的主要指標(biāo),所以觀測(cè)項(xiàng)目和測(cè)點(diǎn)位置應(yīng)滿足分析和推斷結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)的需要。
常見(jiàn)橋梁主要觀測(cè)項(xiàng)目有:結(jié)構(gòu)的最大撓度、支座沉降、結(jié)構(gòu)最大拉、壓應(yīng)力和中性軸位置、支座附近截面的主拉應(yīng)力、活動(dòng)支座的變化以及裂縫的出現(xiàn)和擴(kuò)展?fàn)顩r。
2,測(cè)量部位選擇與測(cè)點(diǎn)布設(shè)
測(cè)量部位的選擇與測(cè)點(diǎn)布置的原則有:
(1)在滿足試驗(yàn)?zāi)康牡那疤嵯?,測(cè)點(diǎn)數(shù)量與布置必須充分、足夠,測(cè)點(diǎn)宜少不宜多,以便試驗(yàn)工作重點(diǎn)突出。
(2)測(cè)點(diǎn)位置必須有代表性,以利計(jì)算分析。
(3)應(yīng)布設(shè)一定數(shù)量的校核測(cè)點(diǎn),以保證測(cè)量數(shù)據(jù)可靠。此外,測(cè)點(diǎn)的布置對(duì)試驗(yàn)工作應(yīng)是安全和方便的。
3.儀器儀表的選擇與測(cè)讀原則
根據(jù)觀測(cè)項(xiàng)目需要選擇儀器儀表時(shí),應(yīng)從實(shí)際需要出發(fā)選擇滿足測(cè)試精度要求的儀器儀表,但要注意環(huán)境條件,避免盲目追求精度。儀器儀表要有足夠的量程、型號(hào)規(guī)格要一致,種類盡可能少一些。在測(cè)點(diǎn)較多時(shí),宜用電測(cè)儀表。
所有測(cè)點(diǎn)讀數(shù)時(shí)間必須基本相等,在加載前均需進(jìn)行零載讀數(shù),以后每次加卸載后立即讀數(shù)一次,并在結(jié)構(gòu)變位穩(wěn)定后,進(jìn)入下一級(jí)荷載前再讀數(shù)一次。對(duì)于結(jié)構(gòu)變位最大的測(cè)點(diǎn),需每隔5min讀數(shù)一次,以觀測(cè)結(jié)構(gòu)變位相對(duì)穩(wěn)定與否。每次測(cè)讀時(shí),應(yīng)同時(shí)記錄周圍的氣象資料如溫度、濕度等。
4.觀測(cè)方法的確定
選擇觀測(cè)方法時(shí),要根據(jù)試驗(yàn)方案所提供的客觀條件,密切結(jié)合加載程序來(lái)確定。
(1)位移測(cè)量
位移測(cè)量的方法大致有兩類:一類是接觸式測(cè)量,常見(jiàn)的方法是機(jī)械測(cè)量法和電測(cè)法,這類測(cè)量的儀器、儀表有:各種類型的撓度計(jì)、百分表和位移傳感器等;另一類是非接觸式測(cè)量,多為光學(xué)測(cè)量,如精密水準(zhǔn)測(cè)量、經(jīng)緯儀測(cè)量和近景攝像測(cè)量等,常用的設(shè)備有:精密水準(zhǔn)儀,高精度經(jīng)緯儀、攝影經(jīng)緯儀、立體坐標(biāo)儀和計(jì)算機(jī)等。
(2)應(yīng)變測(cè)量
應(yīng)變測(cè)量可分兩種情況,即橋梁結(jié)構(gòu)主應(yīng)力方向已知或、來(lái)知情況兩種。后者是經(jīng)常遇到的,例如在彎剪共同作用區(qū),截面形狀不規(guī)則或有突變的位置。當(dāng)測(cè)定這些部位的平面應(yīng)力狀態(tài)時(shí),一般按一定直角坐標(biāo)系均勻布點(diǎn),每點(diǎn)按三個(gè)方向布設(shè)成一個(gè)應(yīng)變花形式。應(yīng)變測(cè)試中常用的儀器、儀表有:千分表、應(yīng)變片、應(yīng)變花、杠桿引伸儀、手持應(yīng)變儀、鋼筋應(yīng)力計(jì)和電阻應(yīng)變儀等。
(3)裂縫觀測(cè)
裂縫觀測(cè)通常是依靠目力輔以刻度放大鏡,有時(shí)也用沿受沿受力主鋼筋方向連續(xù)布置電阻應(yīng)變片或應(yīng)變計(jì)來(lái)測(cè)定裂縫的出現(xiàn)或開(kāi)裂荷載。此時(shí),應(yīng)變計(jì)(片)連續(xù)布置的長(zhǎng)度不小于2-3個(gè)計(jì)算裂縫間距或30倍主筋直徑。
(五)荷載試驗(yàn)準(zhǔn)備工作
(1)加載位置放樣及加載設(shè)備的準(zhǔn)備;
(2)試驗(yàn)人員組織與分工;
(3)儀表的選擇、安裝、檢查與調(diào)試等。
中交路橋工程檢測(cè)主要檢測(cè)業(yè)務(wù):鋼結(jié)構(gòu)檢測(cè)、橋梁檢測(cè)、隧道檢測(cè)