某項目3 ×25m 預應力箱梁橋試驗檢測分析

■李艷兵 ■山西省公路工程監理技術咨詢公司，山西 太原 030006

1 工程概況

本項目位于＊＊＊＊＊＊＊＊。橋位中心樁號為K0 +408，橋梁全長81m，前右角90 度，上部結構采用3 孔25 米先簡支后連續預應力混凝土箱梁，下部結構橋墩采用柱式墩，鉆孔灌注樁基礎;橋臺采用鉆孔灌注樁基接蓋梁及肋板臺。本橋位于直線段內，墩臺徑向布置。

設計荷載:公路-I 級;

橋面凈寬:凈-9.00m;

地震動峰值加速度:0.1g;

設計洪水頻率:1/100

2 檢測、評定依據

(1)《公路橋梁承載能力檢測評定規程》(JTG/TJ21-2011);(2)《公路工程技術標準》(JTGB01-2003);(3)《公路橋涵設計通用規范》(JTGD60-2004);(4)《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》(JTGD62-2004);(5)《公路橋涵施工技術規范》(JTJ041-2000);(6)《混凝土結構試驗方法標準》(GB50152-2012);(7)《混凝土結構設計規范》(GB50010-2010);(8)與本次評定相關的圖紙及工程資料等。

3 現場試驗項目

(1)靜載試驗。①試驗荷載下各箱梁撓度的縱向分布;②試驗荷載下跨中截面撓度的橫面分布;③試驗荷載下各箱梁跨中截面應變;④試驗荷載下橋墩沉降。

(2)動載試驗。①橋梁結構單跨自振頻率與阻尼。

4 靜載試驗

4.1 靜載試驗方案

(1)試驗加載工況。本橋靜載試驗采用汽車加載，為方便試驗，將公路-I 級重車(550kN)由兩輛280kN 三軸試驗車輛來替代，使其對控制截面產生與公路-I 級重車相當的荷載效應。經過計算，本次試驗中共需要4 輛280kN 的三軸重車。試驗時，委托方提供的車輛分別為:霸龍重卡(滿載總重27.84t)、福田歐曼(滿載總重27.88t)、東方153(滿載總重27.90t)、陜汽華山(滿載總重28.02t)。根據現場情況與試驗目的，本次靜載試驗采用以下2 個加載工況。

工況I:邊跨跨中截面在最不利汽車中載作用下的最大正彎矩效應;工況II:邊跨跨中截面在最不利汽車偏載作用下的最大正彎矩效應。

4.2 試驗內容與方法

(1)應力(應變)測試。主梁應力控制截面混凝土表面應力(應變)，采用在混凝土表面粘貼標距為100mm、阻值為120Ω 的應變片，WDAQ-1002 無線應變信號采集系統進行測量。(2)撓度測試。主梁控制截面撓度的測量采用百分表進行測試。

4.3 靜載試驗規則

(1)靜力試驗原則上宜選擇在氣溫不大于2℃和結構溫度趨于穩定的時間間隔內進行。試驗過程中在量測試驗荷載作用下結構相應的同時相應地測量結構表面溫度。

(2)正式加載試驗前，用兩輛載重車輛分別進行各跨跨中橫橋向對稱的預加載測試，預加載試驗每一加載載位的持荷時間為20 分鐘。預加載卸至零荷載，并在結構得到充分的零荷恢復后，才可進入正式加載試驗。

(3)靜力試驗荷載持續時間，原則上取決于結構變位達到相對穩定所需的時間，只有結構變位達到相對穩定后，才能進入下一荷載階段。同一級荷載內，若結構變位最大的測點在最后5 分鐘內的變位增量小于第一個5 分鐘變位增量的15%，或小于所用量測儀器最小分辨值，即認為結構變位達到相對穩定。

(4)全部測點在正式加載試驗前均應進行零級荷載讀數，以后每次加載或卸載后應讀數一次，并在結構變位達到相對穩定后，進入下一荷載之前再讀數一次。對結構變位較大的測點，宜每隔5 分鐘觀測一次，以觀測結構變位是否達到相對穩定。

(5)在加載試驗荷載過程中，當某一加載工況接近滿載時(大于滿載量的80%)，應將該工況后續加載車輛在測試橋跨的行車速度控制在10Km/h 以下;在卸載過程中，禁止多輛加載車輛同時啟動。

(6)若在加載過程中發生下列情況之一應立刻終止加載試驗:①控制測點應力或力值超過計算值并且達到或超過按規范安全條件反算控制應力或力值時;②控制測點變位超過規范允許值時;③由于加載試驗使結構出現非正常的受力損傷或局部發生損壞，影響橋梁承載能力和今后正常使用時。

5 動載試驗

5.1 動載試驗方案

(1)測試方法。現場采用環境脈動法和強迫振動橋梁結構的動力特性。環境脈動試驗利用高靈敏度的傳感器與動態數據采集設備，借助于隨機信號數據處理技術，利用環境脈動激勵量測橋梁結構的響應，進而確定出橋梁結構的動力特性。該方法有效而簡便，不采用任何激振設備，而且對橋梁整體結構沒有絲毫損傷。

(2)測試儀器設備。采用的主要測試設備為INV3062T 智能信號采集處理分析系統，采用DASPV10 大容量信號采集分析軟件，可以實現數據采集、記錄、處理、顯示、分析、拷貝等動靜態測試過程的一體化處理。傳感器采用941B 型拾振器，有效頻率范圍0.2～80HZ。利用該套測試系統進行環境脈動試驗，可順利完成測試數據從采集、濾波、時域頻域轉換的全過程，從測試數據中判別出結構的各階自振頻率，然后測得結構的各階對應振型。

(3)現場測試過程。為了盡可能多獲取該橋梁結構的各階自振頻率與振型，對3 跨橋梁全部進行動測試驗測試，在每一跨的橋面上布置測點，安放傳感器。采用強迫振動法測試了每跨的固有頻率與阻尼，采用環境脈動法分別測試了該橋梁結構的豎向扭轉振型。采用脈動法對橋梁上部結構進行動測試驗，測點傳感器布置一般按照結構振型形狀，在變位較大的部位布置測點，盡可能避開各階振型的節點。針對不同的振型測試，結構橋面上測點位置布置，該動載試驗具體測試步驟如下:①針對不同振型測試，在橋面測點位置處安裝傳感器，將測點清理干凈，用粘合劑把傳感器粘貼在測點處;②連接傳感器，并將傳感器另一端接通測試儀器設備;③開啟設備及測試軟件后，進行示波，對示波波形進行歸一化調試后，開始采樣，每次采樣時間為30min，采樣完畢后自動保存。

6 橋梁結構性能評定

6.1 橋梁結構校驗系數

對該橋梁結構邊跨跨中截面的撓度與應變校驗系統進行統計，其數值分布范圍列于下表。

橋梁結構邊跨跨中截面的撓度與應變校驗系數分布范圍

由表2 可知，結構邊跨跨中測點撓度與應變校驗系數均小于1.0，即主要測點的撓度、應變實測值均小于理論計算值，根據《公路橋梁承載能力檢測評定規程》(JTG/T J21-2011)第8.2 條、第8.3 條規定，說明橋梁結構是安全的，其承載能力滿足要求。

6.2 橋梁結構動態性能

由上可知，結構豎向、豎向扭轉各階自振頻率實測值與計算值比值均小于1.0，所以綜合評判，該橋梁結構評定標度為“2”，整體動態工作性能屬“較好”狀態，該橋梁結構具有一定的剛度儲備。

7 結論及建議

我公司對＊＊＊3х25m 箱梁橋進行了荷載試驗與檢測，根據靜載試驗結果，該橋梁結構各測點的撓度與應變校驗系數均小于1，說明該橋梁結構是安全的，其承載能力滿足要求。根據動載試驗結果，該橋梁結構評定標度為“2”，整體動態工作性能屬“較好”狀態，說明該橋梁結構整體性較好，具有一定的剛度儲備。所以，該橋梁結構的承載能力與工作性能滿足設計要求及相關規范要求。