水凈華新橋靜動載檢測試驗研究

李林新

(廣東和立土木工程有限公司，廣東廣州 510000)

水凈華新橋靜動載檢測試驗研究

李林新

(廣東和立土木工程有限公司，廣東廣州 510000)

橋梁的靜動載試驗，主要是檢驗橋跨結構的實際承載能力、結構變形及抗裂性能是否滿足有關技術規范要求，并結合理論計算分析結果，科學評定橋梁結構目前的技術狀態是否滿足設計要求，能否交付正常使用。本文通過水凈華新橋這一實際的工程案例，簡要介紹橋梁靜動載試驗的荷載布置，工況設計，提供一些檢測中常用的參數和判定法則，為以后類似的橋梁檢測工程提供參考。

橋梁檢測；靜動載；試驗

1.工程概況

水凈華新橋全長725.06m，跨越洞里薩河（最大洪水位高程約10.187m），單孔雙向通航凈空 90×10m；主橋為五跨預應力變截面混凝土連續剛構橋，跨徑組合為（73.5+133.5+135+133.5+73.5）m；兩側引橋為三跨預應力混凝土現澆連續箱梁，跨徑組合為（2×30+28.5）m+（21.5+2×30）m。

橋面寬度為 13.5m，橫向布置為：1.35m（人行道）+10.8m（車行道）+1.35m（人行道），全橋在主橋邊墩處設置 D320型伸縮縫，在引橋0#、11#臺設置D80型伸縮縫，0#臺后搭板長5m，11#臺后搭板長10m。設計荷載標準為：公路等級：一級公路；公路 ―I級，按三車道設計；設計速度：60km/h；設計基準期：100年；地震動峰值加速度為0.05g。

2.檢測試驗

對橋梁進行靜動載試驗，主要是檢驗橋跨結構的實際承載能力、結構變形及抗裂性能是否滿足有關技術規范要求，并結合理論計算分析結果，科學評定橋梁結構目前的技術狀態是否滿足設計要求，能否交付正常使用。尋求橋梁整體結構的變形規律，了解結構的實際受力狀況和工作狀況，為日后橋梁運營、養護及管理提供科學依據。

2.1 靜載試驗

靜載試驗是將靜止的荷載作用于橋梁的指定加載位置，利用儀器采集橋梁的靜力位移應變、裂縫等參數，從而對橋梁結構在荷載作用之下的工作性能及其使用能力作出評估。靜載試驗的意義在于：通過對具有代表性橋跨的靜載試驗，對橋梁結構的靜力位移、靜力應變、裂縫等參數進行測試，從而對橋梁在靜力荷載作用下的承載能力及工作性能進行檢驗。

靜載試驗包括結構控制截面應力（應變）測試、變形測試及荷載試驗現象（如裂縫等）的觀測等基本內容。

為了獲得結構試驗荷載與變位及應力關系的連續性和防止結構意外損傷，加載方式為逐級遞加到最大荷載，然后逐次卸載到零級荷載。加載位置與加載工況確定的主要方式是：采用荷載等效的原則實施，在滿足試驗荷載效率的前提下對加載工況進行適當優化，每一加載工況以某一檢驗項目為主，必要時可兼顧其他檢驗項目。

表1 靜載試驗各測試工況

若加載過程中，發生下列情況之一時應中途終止加載：控制測點應變值已達到或超過計算的控制值；控制測點變形（或撓度）超過控制值；結構裂縫的長度、寬度或數量明顯增加；實測變形分布規律異常；橋體發出異常響聲或發生其它異常情況。

2.2 動載試驗

為綜合評定橋梁結構的實際受力性能和技術狀況，有必要對大跨徑混凝土橋梁進行動載試驗檢測，測定橋梁的動力特性（基頻、阻尼系數）等，以便對結構受力性能作出全面、客觀的評價。

在橋面無任何交通荷載以及橋址附近無規則振源的情況下，通過高靈敏度動力測試系統測定橋址處風荷載、地脈動、水流等隨機荷載激振而引起橋跨結構的微幅振動響應，測得結構的自振頻率、阻尼比等動力學特征。測試斷面同靜載試驗測試斷面，按受力最大作用處進行測點布置。車輛激勵方法在原理上為結構的自由振動衰減法，即給結構一個初位移或初速度使結構產生振動，然后測得結構的自由振動衰減曲線，進而分析處理得到結構的自振特性參數。

本次動載試驗采用車輛激勵試驗主要依靠跑車、跳車等加載方式進行測試，加載車輛同靜載試驗車輛，具體加載方式如下：

工況1為跑車試驗，車輛按20km/h勻速過橋；工況2為跑車試驗，車輛按20km/h勻速過橋；工況3為跳車試驗，車輛按20km/h勻速行駛，并通過指定位置的障礙；工況4跳車試驗，車輛按30km/h勻速行駛，并通過指定位置的障礙；工況5剎車試驗，車輛按20km/h勻速行駛，并按指定位置緊急制動；工況4跳車試驗，車輛按30km/h勻速行駛，并按指定位置緊急制動。

2.3 試驗結果評定

檢測橋跨在各測試工況下主要撓度測點的計算最大撓度值、實測最大撓度值及兩者的比較見圖1，各測試工況下撓度校驗系數ζ在0.56～0.90之間，各測點撓度校驗系數均小于1，滿足《評定規程》中關于橋梁主要測點靜載試驗校驗系數的要求。檢測橋跨在各測試工況下應變測點的計算最大應變值、實測最大應變值均符合要求，各測試工況下應變校驗系數ζ在0.31～0.88之間，各主要測點應變校驗系數均小于1，能夠滿足《評定規程》中關于橋梁主要測點靜載試驗校驗系數的要求。

圖1 靜載撓度試驗結果

該橋試驗前檢查未見有肉眼可見的裂縫現象；各試驗工況下，檢測跨上部結構箱梁梁體也未出現肉眼可見的裂縫情況。在試驗過程中，檢測橋跨的橋墩未產生可觀測到的沉降變位，能夠滿足《評定規程》中關于橋梁在試驗荷載作用下基礎發生沉降變位的要求。

動載試驗結果見圖2、3所示動載試驗測試數據表明：該試驗橋跨實測豎向振動基頻大于理論計算值基頻，表明該橋跨有足夠的豎向抗彎剛度。沖擊系數和類似橋梁相當，橋梁振動響應在合理的范圍之內。

圖2 檢測跨脈動響應頻譜圖

圖3 跑車30km/h動應變時程曲線圖

靜動載試驗結果表明：該橋靜力工作性能各項試驗檢測指標均能夠滿足《評定規程》的要求；試驗前，箱梁表面未見肉眼可觀測到的裂縫，在試驗過程中，箱梁表面也未見肉眼可觀測到的裂縫出現；試驗橋跨的橋墩未產生可觀測到的沉降變位；橋梁能滿足公路-Ⅰ級荷載的使用要求。橋實測基頻大于理論計算值，橋梁實際剛度較大，橋梁振動響應在合理的范圍之內，行車性能較好。

3.結論

經過現場的靜載試驗中的應變點檢測、殘余變形和殘余應變觀測、動載試驗的自振特性測試試驗、車輛激勵方法，承載能力和正常使用性能均能滿足“汽車—20級”荷載等級的要求。本文通過實際的工程案例簡要介紹橋梁靜動載試驗的荷載布置，工況設計，提供一些檢測中常用的參數和判定法則，為以后類似的橋梁檢測工程提供參考。

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G322

B

1007-6344（2015）09-0104-02

李林新（1987-），男，湖南岳陽人，大學本科，助理工程師，從事橋梁檢測監測及橋梁施工監控等相關工作。