基于荷載試驗下的橋梁檢測

南宏斌，魏清環

(甘肅路橋建設集團有限公司，甘肅 蘭州 730070)

橋梁是公路貫通的重要紐帶，其使用性能決定著公路交通的通暢與否，也與廣大群眾的生命財產息息相關[1]。但是橋梁在多種使用狀態下，長期受到疲勞荷載，收縮徐變溫度效應等引起梁體位移，以及雨雪侵蝕作用導致橋梁上部和下部結構的老化和腐蝕，使結構的承載能力、穩定性以及安全性能經受不同程度的考驗，因此定期對橋梁結構進行檢測和性能評定具有一定的理論及現實意義。

1 工程概況

青島新機場站前立交橋，全長540.48 m，橋面寬18.5 m，橋面布置雙向四車道縱坡度3.4%，橫向坡度1.5%。其結構為單跨 T形簡支梁橋，引橋架空部分共21跨，設計荷載標準為汽-20級，掛車-100。

2 荷載試驗

2.1 主要目的和內容

測試結構主要構件在設計荷載作用下的受力性能，以此來判斷該橋在實際工作中的狀態。

對橋梁做靜載試驗來判斷其承載能力，評定使用等級，同時也是為橋梁在維修加固設計和維護提供一定的依據。

對橋梁做動載試驗，評定橋梁在振動狀態下的動力性能。

主要對該橋的動靜載試驗展開研究。根據《城市橋梁檢測與評定技術規范》(CJJ/T 233—2015)[2]相關規定，該橋的主要檢測項目及內容如表1所示。

表1 動靜載試驗

2.2 靜載試驗

本橋為混凝土T梁橋，整個主要受力結構由主梁、橫隔板、橋墩、橋臺和基礎組成。為了能夠真實地反映梁結構的空間受力狀態，將采用空間理論和有限元程序midas Civil相結合的分析方法進行靜力分析[3,4]。通過靜力分析來確定梁體的最不利位置處能夠承受的荷載極限以及位移極限。經過荷載組合，結合空間理論計算和有限元計算，本試驗采用控制荷載等級為汽-20，恒載結果如表2所示，汽-20結果如表3所示，以1#、3#、6#梁為例。

表2 恒載結果對比

表3 汽-20結果對比

圖1 汽20加載有限元模型

本試驗選擇了兩輛25 t渣土車作為加載車輛，備用兩輛相同車型的車輛，選擇第七孔和第八孔作為測試截面，具體布置見圖2、圖3。

圖2 測試截面布置圖

圖3 跨中截面應變測點

取第八跨跨中截面做對比，試驗結果如表4所示。

表4 位移理論與實測對比

如表4和表5所示，校驗系數均小于1，根據《城市橋梁檢測與評定標準》(CJJ/T 233—2015)相關規定，可判定該橋靜力強度滿足控制荷載等級的要求。

表5 應力理論與實測對比

2.3 動載試驗

利用脈沖試驗和行車余震測試來測試該橋梁的自振頻率、振型和阻尼比。

通過現場的脈沖試驗和理論計算，得到該橋的自振頻率對比如表6所示。

表6 自振頻率理論與實測對照

通過行車余震來測試該橋的阻尼比，測試結果如表7所示。

表7 阻尼比實測值

文獻[5]給出的鋼筋混凝土橋阻尼比經驗值和阻尼比推薦數值的平均值為0.032。從表7中數據可以看出，阻尼比平均為0.013 1，小于推薦值，結構處于有效狀態。

3 結 論

(1)靜載試驗顯示，該橋靜力強度滿足控制荷載等級的要求。

(2)通過動載試驗得到該橋的自振頻率實際值和理論值基本相近，且阻尼比小于0.032，該橋的動力特性滿足要求。

綜上所述，利用動靜載試驗可以有效地檢測橋梁的工作狀態，評估其承載能力，明確橋梁現階段真實存在的問題，對后續橋梁的養護提供一定的指導。