橋梁靜載試驗檢測技術研究

文/毛訓波、楊濤

1 前言

從我國橋梁數據的統計分析，混凝土結構形式的橋梁項目高達9 成，但橋梁在長期服役過程中會受到來自自然災害與車輛荷載的影響，使其安全性、耐久性強度下降，給車輛的通行與人們的出行造成很大影響。就現狀而言，靜載試驗是目前橋梁運行狀態檢測的主要方式，靜載試驗檢測技術效果好，不會給橋梁結構帶來任何的損害，且能夠在靜載運行基礎上分析橋梁承載性能是否可以達到工程的運行需要。故而在橋梁靜載試驗檢測環節中，對各個檢測要點進行管控、保證技術的應用能夠真實反映出結構性能非常重要[1]。

2 靜載試驗檢測簡介

橋梁靜載試驗也可以叫作靜態檢測法，主要是通過樁頂逐級向下加入一定的壓力、推力等，然后通過先進設備檢測其沉降量、水平位移量等參數，從而確定單樁結構的豎向抗壓承載力與水平承載力的參數，了解橋梁的承載性能。

根據試驗項目與方案的要求，嚴格執行試驗標準化流程，且根據已經掌握的荷載對象在橋梁結構規定位置上進行試驗，然后試驗人員重點檢查各項變動的數據，準確記錄和掌握靜力位移、靜力應變、裂縫、沉降等方面參數，進而明確具體的規范標準和要求，了解橋梁的運行情況，以便對橋梁采取必要的應對措施，為整個橋梁的性能提升奠定基礎。

3 工程概況

某橋梁工程施工項目的長度為162m，凈寬度尺寸為11.5m，其結構形式為預應力混凝土簡支連續T梁，跨徑尺寸為5×30m，選擇應用C50 強度混凝土進行施工。下部結構選擇應用雙柱式橋墩的結構形式以及鋼筋混凝土橋臺結構。為了保證橋梁性能合格，工作人員要進行承載力的檢測，確定選擇靜載試驗的方法做出評價與分析，其可以達到如下目標：靜載試驗后能夠了解橋梁的剛度、強度與受力狀態等參數，然后檢驗確定承載性能是否可以達到設計標準的要求。利用設計荷載參數，計算確定承載力參數，然后進行等效荷載驗證的方法，在具體荷載計算后了解橋梁的承載性能。

4 靜載試驗分析

在橋梁進行靜載試驗的過程中，工作人員要做好橋梁的應變檢測和撓度檢測。主要采用電阻應變片、百分表等各項工具進行試驗檢測，并根據需要將電子應變片直接粘貼到橋梁需要測量的位置上，然后使用百分表進行斷面的檢測。結合項目的實際情況分析，橋梁試驗部分在第一跨度空間內進行，應變、撓度的檢測截面是通過跨中截面的形式進行檢測，然后做好靜載試驗的檢測，以了解橋梁的承載性能，為后續施工分析提供基礎，保障橋梁運行效果達標[2]。在實踐過程中要考慮靜載試驗的對象以及內容，在具體分析過程中進行試驗計算，同時按照試驗計算的結果全面分析荷載的效率，從而保證各種橋梁試驗檢測的數據值達到安全性目標要求。

4.1 試驗計算

在結構分析中利用有限元建模分析法以及梁體橫向分布系數來進行荷載試驗，且對各個結構部分的梁體受力狀態進行準確的計算。根據鋼接板梁法對上結構截面橫向結構展開分析，具體的計算結果可見下表1所示。

表1 試驗計算結果

4.2 荷載試驗效率

根據公路I級運行的標準進行加載試驗，然后分析本次橋梁運行工況的實際效率；結合目前的技術標準要求，試驗荷載效率確定為1.03，而規定值為0.95～1.05，因此可以達到要求，這就說明試驗加載是滿足實際需要的。

4.3 試驗工況

在該橋梁的靜荷載實驗中可以分成兩種方式：偏載、對稱加載。為了達到加載性能的安全性標準，可以分為三次加載試驗，按照三個工況的要求進行。在全部加載完成后，可以進行100%偏載加載處理。在具體試驗過程中，通過三次不同荷載工況的加載，分析出工況的應用要求，全面掌握工況的應用內容。例如在偏載工況分析過程中，通過對0.8、0.9、1 數據的應用，可以分析出偏載的數據值。

4.4 試驗結果及分析

從實際情況分析，靜荷載試驗是應用靜荷載激勵方式了解到相應靜荷載條件下結構力學的相應情況，從而充分掌握各個結構控制界面的應力、應變與靜荷載撓度性能參數方面。靜荷載試驗環節，能夠通過最少的試驗環節了解最終的試驗數據信息，然后在規定的采集部位上應用到最不利的荷載截面或者外部檢測后，進行最不利截面的選擇。比如通過簡支量跨中截面、支撐部位臨近截面、保護層厚度比較小、混凝土強度不足等部位上進行截面的控制。靜荷載加載是通過分布荷載的方法來進行的，采用了軸重比較固定的車輛進行試驗，然后分析目前橋梁運行中的非彈性形變，在確定其形變已經完成后，可以不進行加載試驗。分布荷載進行施加后的15min 左右，進行規定范圍內的各項數據采集標準，并對其3min 以下做好讀數分析，差距要控制在10%以下才能作為合格標準，進而使得加載范圍內各項數據采集和使用更加的可靠與穩定，達到試驗的要求。此外，通過對靜載試驗檢測技術的應用可以發現，它能夠對橋梁結構中存在的荷載情況進行分析，從而分析出不同的應變能力；同時，它對于荷載的撓度性能參數方面也能夠得到很好的結果[3]。

撓度測試結果：在橋梁實施靜荷載試驗作業階段，撓度校驗系數η 作為主要判斷承載性能、工作運行情況的依據，是重要的技術參數。從技術標準來看，當η＞1 時，就說明當前是設計強度相對比較差，且安全性難以滿足工程的運行標準。另外，從撓度試驗結論中分析可以發現，測點1＃梁跨中，對稱加載80%時，實測值為-3.33，理論值為-4.34，校驗系數為0.77；對稱加載100%時，實測值為-4.39，理論值為-5.43，校驗系數為0.81；偏載100%時，實測值為-4.73，理論值為-7.81，校驗系數為0.61。從這些數據分析發現，在橋梁的中跨各個截面進行加載運行的條件下，其具體的測量值要明顯低于理論參數值，因此表示該橋梁結構的剛度與設計標準是一致的，且橋梁的運行性能比較好[4]。

此外，經過測量和計算后確定η 值處于0.61～0.81之間，沒有在1以上，這就表示在該橋梁進行靜載后各個橋梁沒有出現變形等異常的情況，且結構剛度和設計方案能夠達到一致性要求，因此上部結構的受力條和運行性能件比較好。

根據橋梁運行性能方面的要求，在進行靜荷載實驗過程中，還要進行橋梁殘余變位以及驗證和分析總撓度的參數比值α1≤0.2。通過靜荷載試驗的檢測以及測點1＃梁跨結構部分的數據計算分析，發現在開展對稱加載100%的情況下，殘余變位/總撓度為0.11，撓度與計算跨徑比值為1/5816；此外，偏載100%時，殘余變位/總撓度為0.01，撓度與計算跨徑比值為1/13312。

從這一方面計算分析可以發現，α1 值最大僅為0.11，且能夠達到橋梁的運行性能標準和要求。在本次橋梁項目中上跨結構的彈性狀態運行后，和理論參數值比較接近，并不存在明顯的差異；此外，通過上述的各項數據分析可以發現，1/5816 是該橋梁試驗最大撓跨比的數據，完全符合技術標準和規范。橋梁的總體承載性能比較好，運行狀況完全可以達到技術標準的要求，保證交通運行符合要求[5]。

5 結語

綜上所述，進行橋梁的運行狀態分析有著非常重要的作用，它是各個橋梁管理單位開展的重要工作，不僅能夠有效減少橋梁運行質量的問題，還能提高橋梁的運行性能。靜載試驗是目前檢測橋梁性能的主要方式，其操作非常的方便快捷，且成本比較低，對于橋梁荷載數據的掌握精度比較高，可以更好地掌握橋梁的承載性能，不會給橋梁的正常工作產生不利影響。本文以實際橋梁的靜載試驗為案例進行分析，在試驗完成后，可以確定橋的撓度、應力等方面的技術參數，從而保證橋梁的運行質量合格，為我國橋梁事業的發展做出必要的貢獻。