中交路橋科技是從事工程檢測監(jiān)測、城市安全監(jiān)測預(yù)警與評價、數(shù)字智能化研發(fā)為一體的復(fù)合型高新技術(shù)集團企業(yè)。
摘要:橋梁靜載試驗時檢測橋梁結(jié)構(gòu)承載能力普遍采用的手法，通過對橋梁控制截面進(jìn)行加載所得到的應(yīng)力和撓度結(jié)果與理論計算結(jié)果進(jìn)行對比，便能評定結(jié)構(gòu)的承載能力，本文對橋梁靜載試驗的方法進(jìn)行了系統(tǒng)的研究和總結(jié)。
關(guān)鍵詞:橋梁;靜載;效率系數(shù)
1橋梁靜載試驗的目的和意義
在工程中，若須對新建橋梁進(jìn)行竣工驗收，或?qū)\營階段橋梁進(jìn)行承載力的評定，最直接的方法就是對目標(biāo)橋梁進(jìn)行靜載試驗，以檢測橋梁整體受力性能是否滿足現(xiàn)行設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的要求，它是評價橋梁性能最直接和有效的方法。橋梁靜載試驗技術(shù)含量高，所涉及知識面廣，在進(jìn)行靜載試驗時必須細(xì)致、認(rèn)真，方能準(zhǔn)確判斷橋梁的工作性能。橋梁的靜載試驗的進(jìn)行，首先按照預(yù)定的試驗?zāi)康呐c試驗方案，將靜止的荷載作用在橋梁的指定位置上，然后通過儀器觀測橋梁結(jié)構(gòu)的應(yīng)變、靜力位移、裂縫等參量，最后根據(jù)有關(guān)規(guī)范和規(guī)程指標(biāo)，判斷橋梁結(jié)構(gòu)在荷載作用下工作性能及承載能力。采用靜載試驗評定橋梁承載能力的方法是目前評定橋梁結(jié)構(gòu)性能成熟而高效的方法。
2橋梁靜載試驗的準(zhǔn)備工作
橋梁荷載試驗?zāi)芊耥樌M(jìn)行，取決于前期準(zhǔn)備工作是否到位，在荷載試驗進(jìn)行前的準(zhǔn)備工作包括:
a)搜集與試驗橋梁相關(guān)的技術(shù)資料，包括設(shè)計圖紙、原始施工試驗記錄資料、試驗橋梁的養(yǎng)護與維修記錄等相關(guān)技術(shù)資料;
b)在進(jìn)行荷載試驗前，必須對橋梁的外觀進(jìn)行檢測，以確定橋面系裂縫的分布狀況，對支座及主要結(jié)構(gòu)承重構(gòu)件表觀狀況進(jìn)行詳細(xì)觀察，并作好觀測記錄;
c)運用有限元分析軟件對設(shè)計荷載作出驗算，所得到的結(jié)果與規(guī)范作對比，驗證擬加荷載作用下的理論內(nèi)力是否符合要求，并以此作為制定加載和量測方案的依據(jù)，合理布置測點，以真實反映橋梁在最不利荷載作用下所產(chǎn)生的撓度和應(yīng)力;
d)在荷載試驗開始前架設(shè)工作腳手架、設(shè)置測量儀表支架、測點放樣及表面處理、布置測試元件、安裝調(diào)試測量儀器儀表等。
3試驗截面的計算橋梁靜載試驗須要客觀地評價結(jié)構(gòu)的承載能力與使用性能，同時還須考慮費用、時間等制約因素的影響。因此，必須從全橋中選擇最合理的截面進(jìn)行試驗，以得到理想的結(jié)果。對于常見橋型，控制截面的數(shù)量多少取決于準(zhǔn)確地繪制出內(nèi)力包絡(luò)圖的需要，控制截面最不利活載內(nèi)力計算的一般方法是先求出該截面的各類影響線，然后進(jìn)行影響線加載，再按照車道數(shù)、沖擊系數(shù)及車道折減系數(shù)計算出該截面的最不利荷載內(nèi)力。
影響線計算的理論基礎(chǔ)是荷載橫向分布理論，通過使用荷載橫向分布系數(shù)將結(jié)構(gòu)空間的內(nèi)力和變形問題轉(zhuǎn)化為平面問題，從而進(jìn)行計算。作為橋梁的鑒定荷載試驗，試驗荷載原則上應(yīng)盡量采用與試驗控制荷載相同的荷載，但由于受到種種原因的影響，實際的試驗荷載很難與試驗控制荷載相同，為保證試驗效果，試驗荷載一般采用靜載試驗效率系數(shù)進(jìn)行控制。靜力試驗荷載的加載效率系數(shù)按下式計算。式中:―靜力試驗荷載效率系數(shù);―試驗荷載作用下，檢測部位變形或內(nèi)力、應(yīng)力的計算值;―設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)荷載作用下，檢測部位變形或內(nèi)力、應(yīng)力的計算值:―設(shè)計取用的沖擊系數(shù)。
在進(jìn)行靜載試驗時，簡支梁橋的控制截面一般取中跨跨中截面及L/4截面的彎矩及剪力。連續(xù)梁橋的控制截面則一般選取中跨跨中截面、L/4截面、中支點截面、邊跨(次邊跨)跨中截面的彎矩、剪力。連續(xù)剛構(gòu)橋由應(yīng)變確定的控制截面一般為中跨跨中截面、中支點截面、近中支點的邊跨跨中截面的應(yīng)變，必要時可增加L/4截面的應(yīng)變。連續(xù)剛構(gòu)橋變形觀測內(nèi)容為各跨支點沉降，各跨L/4、跨中、3L/4截面的撓度。4靜載試驗結(jié)果分析在進(jìn)行荷載試驗后，通過對試驗數(shù)據(jù)和理論計算值的對比分析，便可以得出橋梁結(jié)構(gòu)的受力性能，以檢驗橋梁結(jié)構(gòu)承載能力是否合乎標(biāo)準(zhǔn)。具體分析方法是將結(jié)構(gòu)位移、應(yīng)變等實測值與理論計算值進(jìn)行比較，分別繪出結(jié)構(gòu)在最不利荷載工況作用下主要控制截面測點的荷載位移(P―△)曲線、及此工況下控制截面下的荷載應(yīng)變(P―e) 曲線進(jìn)行對比分析，最后繪出最不利荷載下控制截面的橫向分布曲線，并記錄好結(jié)構(gòu)裂縫分布及發(fā)展?fàn)顩r。此三條曲線所代表意義如下:a)荷載―位移(P―△)曲線荷載與位移的關(guān)系能從總體上說明結(jié)構(gòu)的基本狀態(tài)和工作性質(zhì)，荷載―應(yīng)變曲線斜率越大，則所反映的結(jié)構(gòu)剛度也愈大。
根據(jù)荷載―位移曲線的形狀與特征點，可以研究試驗結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)，在試驗曲線形狀發(fā)生特別變化的地方，一定與結(jié)構(gòu)中某些特殊的現(xiàn)象相聯(lián)系，再利用其它實測資料進(jìn)行綜合分析，即可全面把握試驗結(jié)構(gòu)的受力行為。b)荷載―應(yīng)變(P―P)曲線繪制荷載―應(yīng)變曲線能夠反映結(jié)構(gòu)是處于彈性，還是處于彈塑性工作階段，同時也能反映某些局部現(xiàn)象如結(jié)構(gòu)開裂與否以及節(jié)點的工作狀態(tài)等。c)橫向分布曲線利用沿橋梁橫截面方向?qū)⒏鳒y點在各級試驗荷載作用下實測撓度值連接起來的撓度曲線，可以進(jìn)行橫向分布系數(shù)的計算，進(jìn)而驗證所采用的橫向分布計算理論的合理性。通過對上述曲線的分析、整理，就能最終評定橋梁結(jié)構(gòu)的承載能力做出鑒定結(jié)論，并出編制橋梁承載能力鑒定報告和橋梁承載能力鑒定表，以供相關(guān)人員作出參考。
