大跨度預應力混凝土箱梁靜載試驗研究

包振亮

（廣州誠安路橋檢測有限公司，廣東 廣州 510000）

0 引言

隨著我國橋梁建設事業的飛速發展，越來越多的新技術、新工藝不斷涌現，也給橋梁結構的安全帶來不少新問題。因此，橋梁檢測日顯重要，它可為既有橋梁結構使用性能和殘余壽命的評估提供科學依據，對掌握橋梁結構的工作性能、判斷橋梁結構實際承載能力有著重要意義。目前，橋梁靜載試驗是橋梁檢測中應用最為廣泛和最有效的方法和手段。鑒于此，結合工程實例，對橋梁靜載試驗進行探討，以期為相關工程提供參考和借鑒。

1 工程概況

某應用預應力混凝土作連續箱梁的工程，其主要跨徑為25m、30m、25m，部分跨徑為28m、35m、28m；30m、35m、30m。由工程建設單位、施工單位、監理單位及設計單位對其實際安全性和可承載力進行有效的判斷，對該橋梁工程A1.8標段Pm7～Pm10的跨徑為30m、35m、30m的連續箱梁進行靜載試驗，其目的在于：a）研究在靜載試驗中，連續箱梁產生的預應力和應變力；b）研究在靜載試驗中，連續箱梁形成的支座變形力和豎向變形力；c）研究在靜載試驗中，連續箱梁裂縫的產生原因。

2 靜載試驗與加載工序

2.1 靜載試驗

2.2 加載工序

跨徑呈對稱關系，其Pm7與Pm8間交通不能有效封閉，因此在試驗時，需對Pm7～Pm10間不相通的部分進行靜力加載，其加載要求如下：a）該橋梁邊跨跨中處于正彎矩最大值；b）Pm9墩頂處于負彎矩最大值；c）該橋梁中跨跨中處于正彎矩最大值。本次靜載試驗，主要是依據上述要求來進行，設置了三種不同的加載方式，具體情況如圖1～圖3所示。注意只有當加載完全卸載之后，才能進行重復加載試驗，以提高測量和讀數的準確性。

圖1 工況1：邊跨8輛車對稱加載布置

圖2 工況2：邊跨4輛車偏心加載布置

圖3 工況3：邊跨、中跨各4輛車對稱加載布置

2.3 計算荷載率

該連續箱梁靜載試驗的荷載效率計算公式如下：

式中，Ss是在靜載試驗中，橋梁荷載條件下控制橫截面的內力值；S是沖擊系數中，橋梁荷載條件下控制橫截面最差的內力值。

依據靜載試驗要求，需對測試連續箱梁各斷面彎矩的影響線進行靜載試驗，主要以汽車—20級來實現加載計算，其前軸重量為70kN，后軸重量為130kN。在靜載試驗計算過程中，需對荷載彎矩值和彎矩最大值進行比較分析，以獲取靜載試驗每個加載工序的荷載率，具體情況如表1所示。從表1可知，該橋梁每個加載工序荷載率均為0.8≤η≤1.05，符合靜載試驗標準。

表1 靜載試驗加載工序荷載率

2.4 試驗設備

該橋梁工程在靜載試驗過程中，用于橋梁應變力測試的設備主要有YJR5型靜態電阻的應變儀及電阻應變片；用于撓度測試的設備為撓度計。

2.5 靜載試驗的結果

通過對該橋梁進行靜載試驗，得出每個加載工序試驗結果，其中橋梁撓度和支座變形均遵循“向下為正值而向上為負值”的原則，而應力值則遵循“受拉為正值而受壓為負值”的原則。

2.5.1 加載工序1

綜上所述，初中物理課堂其有效的教學方法和教學途徑是我們中學物理教師應重點探究的問題。對于這一問題，我們各抒己見、各展所能，一邊學習新課程改革和素質教育的理論，一邊積極付諸教學實踐，在實踐中不斷總結、反思，激發中學生的物理學習積極性，促使教學質量得以優化。

該橋梁加載工序1的支座變形試驗結果如表2所示。實測邊跨跨中箱梁應力值和跨中撓度值如表3所示。

表2 加載工序1的支座變形試驗結果 單位：mm

表3 工況1應力及撓度測試結果

2.5.2 加載工序2

在進行加載工序2的同時，需對橋梁偏心加載進行有效的測試，應按照偏心加載系數要求，選擇適宜的偏心加載值。將4輛車放置在橋梁北邊車道上，以對其邊跨箱梁的預應力和跨中箱梁的撓度進行檢測，具體情況如表4所示。

表4 加載工序2的應力與撓度測試結果

2.5.3 加載工序3

依據橋梁Pm9墩頂最大值，于橋梁中跨及邊跨對應位置采取4輛車加載措施，其周圍斷面箱梁的應力試驗結果如表5所示。

表5 加載工序3應力試驗結果

2.5.4 裂縫測試

在該橋梁進行靜載試驗之前，工作人員已經對其裂縫進行了詳細的勘察，但在整個試驗過程中，試驗人員仍需對裂縫進行嚴密的觀察。一般情況下連續箱梁裂縫寬度應為0.1～0.2mm，除特殊情況外，均為不連續裂縫。通常情況下，連續箱梁翼板存在的橫向裂縫位置會有白色物體滲出，主要是由于橋面滲水引起的。在橋梁靜載試驗過程中，橋梁裂縫未發生任何擴大現象。

3 靜載試驗結果分析

3.1 邊跨跨中與中跨跨中試驗結果分析

從試驗結果可知，該連續箱梁應力平均值分別為計算值的68%及70%；橋梁撓度平均值分別為計算值的52%及57%。試驗結果表明，該箱梁剛度要大于設定值，其除了受到設定安全度及可靠性影響外，還受到工程設計和施工的影響，具體如下：

a）由于設計人員把工程空間計算方式轉換成為平面計算方式，所以其用于橋梁橫向布局的理論、數值、計算方式等，都會對連續箱梁橫截面承載力計算結果造成影響，讓橋梁橫向布局實際數值比理論值?。?/p>

b）將連續箱梁中的防撞墻和橋面作為主梁內力運算的外部載荷，但是卻沒有對其在主梁中形成的抵抗力以及對橋梁結構剛度形成的提高作用進行充分考慮；工程實況表明，橋梁橋面上均鋪設有一層鋼筋網，對提高橋梁剛度能起到重要作用；

c）由于連續箱梁內有橫隔板，設計人員只對其外荷載值進行計算，而忽略了其具有的抗力，導致反力在箱梁中擴散和分布，實際彎矩值和設計彎矩值存在較大的差異；

d）在工程設計中，主要以點或者線作為支承梁體設計，若梁端可以隨意移動，梁體支座由橡膠板構成，并與橋面相連接，那么箱體兩邊支承約束力就會增加，而梁體橫截面內力會減少；

e）橋梁邊跨南邊和北邊的撓度差距為30%，主要因為Pm9至Pm10間存在一條道橋，橋面連續，并在靜載試驗中起著受力作用，使得橋梁南邊嚴重變形；在中跨靜載試驗中，橋面和匝道橋已經出現分離狀態，匝道在靜載試驗受力中的作用有所減弱，與實際差異較小。

3.2 橋梁偏心加載試驗結果

該橋梁在靜載試驗過程中，偏心加載值計算公式如下：

（加載工序1/2＋加載工序2）／應力值定值＝（1.04/2＋0.958）／1.38＝1.07

（加載工序4/2＋加載工序5）／應力值定值＝（0.921/2＋0.712）／1.22＝0.96

該橋梁偏心加載值設定為1.10，而試驗結果為1.10＞1.07＞0.96，表明該橋梁偏心加載值符合工程要求，偏心加載值較為安全。

3.3 橋梁支座變形值

靜載試驗結果表明，除了橋梁Pm8－B的支座變形值為0.15mm之外，其余的支座變形值都在0.1mm以下，比限定變形值要小很多。橋梁Pm8－B的支座變形值較大的原因主要是其平面布局不對稱所致。

3.4 橋梁裂縫值

該橋梁裂縫原有寬度為0.1～0.2mm，且呈不連續狀態。在靜載試驗過程中，沒有發現裂縫有任何擴展現象，表明橋梁結構受力和裂縫無關。但是經觀察發現，橋梁裂縫有白色鈣化物滲出，究其原因，主要是由于該橋梁施工時期，溫差較大、養護不周而導致的干縮性裂縫出現，再者橋面防水較差，導致水自裂縫滲出。

4 結語

總而言之，靜載試驗具有簡便、檢測的準確性和效率高等優勢，可以有效地反映橋梁的承載能力，確保橋梁的安全性與可靠性。但需要注意的是，在試驗中，檢測工作者必須明確試驗目的，遵循一定的程序；在試驗開展之前還要注意試驗對于交通狀況的影響；同時為減少檢測中的主觀性，必須進行嚴密的準備和組織工作。

[1]王俊偉.30m混凝土連續箱梁靜載試驗研究[J].科技情報開發與經濟，2011，9（4）：187-191.

[2]劉畔.靜載試驗在橋梁檢測中的應用[J].黑龍江交通科技，2012，8（5）：67-68.