淺析橋梁靜載試驗檢測技術(shù)

肖 宇，孫 斌，謝常青

(湖南省水運建設(shè)投資集團有限公司，湖南 長沙 410011)

1 實驗準備

湘江土谷塘航電樞紐工程壩頂工作便橋，0#橋墩為泄水閘閘墩編號；橋跨布置從右岸至左岸為：1723+110.51+123+321+319.5 m橋面連續(xù)小箱梁，荷載設(shè)計為公路-II級。湘江土谷塘航電樞紐工程壩頂工作便橋橋長547.95 m，墻式護欄寬為0.5 m，行車道寬為4 m，橋面設(shè)置雙向2%橫坡。

1.1 試驗跨的選取

一般來說，靜載試驗為達到理想的試驗效果，起到檢測橋梁結(jié)構(gòu)實效的目的，要進行試驗跨的選取。選取試驗跨一般遵循的原則如下：按照橋梁靜載試驗的相關(guān)規(guī)范或規(guī)定，一般選擇受力最不利的橋跨進行試驗，這樣可以更加準確的判斷橋梁結(jié)構(gòu)性能。這樣的橋梁靜載試驗，可以準確反映出試驗橋梁結(jié)構(gòu)的安全狀況，同時也可以避免超過規(guī)范中設(shè)定的容許值，對橋梁不會造成新的損傷。

根據(jù)以上選跨原則選取該橋第12#跨及第17#跨為該項目試驗跨。

1.2 試驗測點布置

受檢測的壩頂工作便橋為簡支梁結(jié)構(gòu)，擬測定其跨中截面的截面應(yīng)力和支點截面、1/4截面、跨中截面的撓度。

1.3 試驗工況

結(jié)合簡支梁橋的受力和變形特點，選取跨中截面作為該橋的主要控制截面。壩頂工作便橋及倒車平臺靜載試驗工況如表1。

表1 壩頂工作便橋及倒車平臺靜載試驗工況

1.4 荷載效率

(1)理論分析

壩頂工作便橋理論計算按照國家、行業(yè)等制定的相關(guān)規(guī)范、標準，結(jié)合提供的橋梁設(shè)計圖，建立相關(guān)計算模型，進行試驗工況的荷載計算，同時也是荷載計算不可或缺的依據(jù)和資料。

試驗主要采用有限元分析的方法完成靜載試驗理論計算。理論計算分析主要內(nèi)容如下。

①首先利用數(shù)值模擬軟件建立測試橋梁的計算模型；②然后要根據(jù)試驗跨選取原則，分析確定試驗工況、橋跨截面、加載工況等相關(guān)內(nèi)容；③再根據(jù)規(guī)程規(guī)范計算試驗橋梁的動力特性；④最后再根據(jù)規(guī)范中的計算公式算得相應(yīng)的理論數(shù)據(jù)，與試驗數(shù)據(jù)進行對比，得到最后的試驗結(jié)論。

(2)靜載試驗荷載效率

依據(jù)《公路橋梁荷載試驗規(guī)程》計算的靜力荷載試驗效率一般在0.85～1.05之間。

新課程標準強調(diào)英語教學評價應(yīng)注重促進學生素質(zhì)的全面發(fā)展。形成性評價的重點是學生的學習過程的具體表現(xiàn)。形成性評估強調(diào)，“評價最重要的目的不是證明，而是改進”。[2]教師可以根據(jù)教學結(jié)果改變教學計劃。它包括學生學習和教師教學的反饋，評價的形成是動態(tài)的、實時的。其評價方法具有很大的靈活性，給教師留下了很大的創(chuàng)作空間。形成性評價的概念要付諸實踐，就必須制訂一個比較完整、合理的評價標準。教學模式必須要有與之相對應(yīng)的評價模式才能順利進行。教師在教學過程中應(yīng)給予學生更多的關(guān)注，及時評價反饋，不能僅僅依靠學習成績的評價，要多種評價模式綜合應(yīng)用。

式中：ηq為靜力試驗荷載效率，μ為沖擊系數(shù)值，S為最不利效應(yīng)計算值，Sstats為最大計算效應(yīng)值。

根據(jù)兩個試驗工況的實際情況列出最不利效應(yīng)計算值，并計算出與之相對應(yīng)的靜載試驗效率系數(shù)ηq，靜載試驗效率系數(shù)表如表2所示。

表2 靜載試驗效率系數(shù)表(KN·m)

在以上荷載量作用下，結(jié)構(gòu)承載力可以得到充分體現(xiàn)，且不至于對結(jié)構(gòu)造成新的損傷。

1.5 試驗荷載及工況荷載布置

(1)試驗荷載

該橋加載車的計算參數(shù)如表3所示。

表3 靜載試驗加載車計算參數(shù)表

(2)工況荷載布置

壩頂工作便橋及倒車平臺各工況的加載及卸載情況如表4所示。

表4 靜載試驗加載工況分級表

圖3～圖4為I級加載和II級加載示意圖。

圖3 I級加載示意圖(單位：m)

圖4 II級加載示意圖(單位：m)

1.6 試驗程序

(1)預(yù)加載。在正式加載之前，首先要進行一次預(yù)試驗。用靜載加載車在壩頂公路便橋的12#和17#橋跨上反復(fù)來回行駛兩次，預(yù)壓試驗橋跨，盡量消除所在橋跨的非彈性變形，以免試驗結(jié)果準確性受到影響。在進行了這項操作之后，加載車輛要停在試驗區(qū)之外，以免對橋梁結(jié)構(gòu)有影響，使試驗結(jié)構(gòu)不夠準確。等到相關(guān)試驗準備工作全部完成之后，再進行試驗，讀取第一次空載的相關(guān)數(shù)據(jù)。

(2)試驗程序：首先進行測試主梁的靜止變形初讀數(shù)→然后進行測試跨控制截面布載試驗→再進行測試截面的應(yīng)變及變形測試→之后進行卸載→最后測試應(yīng)變計變形殘余。

(3)荷載分2級加載，1級卸載。

(4)在進行靜載試驗的過程中，不僅要取得準確有效的試驗結(jié)果，同時還要保證參與人員、各種儀器設(shè)備及橋梁的安全。因此，當在試驗過程中出現(xiàn)異常情況時，應(yīng)當馬上停止靜載試驗并分析產(chǎn)生問題的原因。直到確認能夠保證試驗人員、儀器和橋梁的安全，才可以繼續(xù)進行試驗。

(5)為了確保安全，在第一級加載后，對最大變位點、最大應(yīng)變點進行連續(xù)觀測。

2 靜載試驗結(jié)果分析

2.1 應(yīng)變測試結(jié)果

壩頂工作便橋靜載試驗在兩種不同工況下的截面應(yīng)變測試結(jié)果見表5～表6。

表5 工況I應(yīng)變測試結(jié)果(單位：με)

表6 工況II應(yīng)變測試結(jié)果(單位：με)

工況I的靜載試驗應(yīng)變測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)：1#～4#跨中截面的應(yīng)變校驗系數(shù)分別為0.50、0.46、0.44、0.46，均小于1。工況II的靜載試驗應(yīng)變測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)：1#～4#跨中截面的應(yīng)變校驗系數(shù)分別為0.43、0.46、0.46、0.37，均小于1。由以上結(jié)果表明：橋梁應(yīng)變校驗系數(shù)滿足規(guī)范要求。

工況I中1#～4#跨中截面的殘余應(yīng)變比分別為0.08、0.10、0.06、0.03，均小于規(guī)范要求的0.2。工況II中1#～4#跨中截面的殘余應(yīng)變比分別為0.00、0.00、0.00、0.03，均小于規(guī)范要求的0.2。由以上結(jié)果表明：橋梁殘余應(yīng)變比滿足規(guī)范要求。

2.2 撓度測試結(jié)果

壩頂工作便橋靜載試驗在兩種不同工況下的截面撓度測試結(jié)果見表7～表8。

表7 工況I撓度測試結(jié)果(單位：mm)

表8 工況II撓度測試結(jié)果(單位：mm)

工況I的靜載試驗撓度測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)：2#～4#、7#～9#橋面的撓度校驗系數(shù)分別為0.39、0.41、0.43、0.48、0.48、0.38，均小于1。工況II的靜載試驗撓度測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)：2#～4#、7#～9#橋面的撓度校驗系數(shù)分別為0.38、0.39、0.37、0.39、0.40、0.35，均小于1。由以上結(jié)果表明：橋梁撓度校驗系數(shù)滿足規(guī)范要求。

工況I中2#～4#、7#～9#橋面的殘余變位比分別為0.10、0.08、0.06、0.08、0.10、0.08，均小于規(guī)范要求的0.2。工況II中2#～4#、7#～9#橋面的殘余變位比分別為0.03、0.06、0.07、0.07、0.08、0.12，均小于規(guī)范要求的0.2。由以上結(jié)果表明：橋梁殘余變位比滿足規(guī)范要求。

2.3 裂縫觀測結(jié)果

在整個靜載試驗過程中，試驗跨的關(guān)鍵截面均未發(fā)現(xiàn)明顯的裂縫，在整個試驗過程中橋梁未發(fā)現(xiàn)沒有異常現(xiàn)象。

3 結(jié) 論

(1)工況I的靜載試驗應(yīng)變測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)：1#～4#跨中截面的應(yīng)變校驗系數(shù)分別為0.50、0.46、0.44、0.46，均小于1。工況II的靜載試驗應(yīng)變測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)：1#～4#跨中截面的應(yīng)變校驗系數(shù)分別為0.43、0.46、0.46、0.37，均小于1。由以上結(jié)果表明：橋梁應(yīng)變校驗系數(shù)滿足規(guī)范要求。工況I中1#～4#跨中截面的殘余應(yīng)變比分別為0.08、0.10、0.06、0.03，均小于規(guī)范要求的0.2。工況II中1#～4#跨中截面的殘余應(yīng)變比分別為0.00、0.00、0.00、0.03，均小于規(guī)范要求的0.2。由以上結(jié)果表明：橋梁殘余應(yīng)變比滿足規(guī)范要求。工況I的靜載試驗應(yīng)變測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)：1#～4#跨中截面的應(yīng)變校驗系數(shù)分別為0.50、0.46、0.44、0.46，均小于1。工況II的靜載試驗應(yīng)變測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)：1#～4#跨中截面的應(yīng)變校驗系數(shù)分別為0.43、0.46、0.46、0.37，均小于1。由以上結(jié)果表明：橋梁應(yīng)變校驗系數(shù)滿足規(guī)范要求。工況I中1#～4#跨中截面的殘余應(yīng)變比分別為0.08、0.10、0.06、0.03，均小于規(guī)范要求的0.2。工況II中1#～4#跨中截面的殘余應(yīng)變比分別為0.00、0.00、0.00、0.03，均小于規(guī)范要求的0.2。由以上結(jié)果表明：橋梁殘余應(yīng)變比滿足規(guī)范要求。在整個靜載試驗過程中，試驗跨的關(guān)鍵截面均未發(fā)現(xiàn)明顯的裂縫，在整個試驗過程中橋梁未發(fā)現(xiàn)沒有異常現(xiàn)象。

由此可得，湘江土谷塘航電樞紐工程壩頂工作便橋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，安全性能良好。

(2)靜載試驗可以確定橋梁結(jié)構(gòu)在受到靜力荷載作用之后的各項性能參數(shù)具體值，通過其與設(shè)計要求的對比分析，可以確定橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定狀態(tài)和安全狀況，從而為橋梁結(jié)構(gòu)的正常使用及維修、管理等實際工作提供參考依據(jù)。