浅析某桥梁静载检测分析与运用

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摘要：作者着重对结构设计、技术标准、检测评估依据及目的、静载试验

、动载试验、全桥的检测结论进行了阐述。

关健词：桥梁技术荷载检测

一、结构设计

某桥梁跨径布置为：32.8+2×49.2+32.8=164m，桥平面位于R=500 m圆曲线内，上下行双幅布置，双幅间净距7.5 m，单幅桥布置为：4.5 m（行人、非机动车道）+11.75 m（机动车动）+0.5 m（防撞栏杆）+0.75（给水、燃气槽道）=17.5 m，双向六车道。上部构造采用变截面预应力混凝土单箱双室直腹板连续箱梁，C50现浇砼；基础采用钻孔灌注桩，橡胶盆式支座；桥面铺装采用6防水砼加5改性沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA）。

二、技术标准

1、设计行车速度：60公里/小时

2、设计荷载:城―A级

3、验算：城―A级

4、满布人群：按《城市桥梁设计荷载标准计算》5、地震载荷：按地震基本烈度7度设防

三、检测评估依据及目的

1、《公路桥涵设计规范》（1989年合订本）

2、《大跨径混凝土桥梁的试验方法》

3、桥梁的设计图纸及竣工验收文件

4、国内外类似桥梁评估的参考资料

本次桥梁静、动载试验方案是根据《大跨径混凝土桥梁试验方法》（以下简称《方法》）和我国现行的《公路桥梁设计规范》，以及有关的设计文件资料和理论分析计算，制定检测方案。通过荷载试验检测桥梁的实际工作状况与结构性能是否达到设计文件及规范要求，评定桥梁运营状况，为实施桥梁管制、日常监测及维修加固提供基础资料。

四、静载试验

1、试验荷载及试验步骤

根据《方法》的要求，桥梁的静载试验按荷载效率η来确定试验的最大荷载。静力荷载效率η的计算公式为：η=Sstat/S×δ

式中：Sstat -试验荷载作用下，检测部位变形或内力的计算值

S -- 设计标准荷载作用下，检测部位变形或内力的计算值

δ -- 设计取用的动力系数

本次试验为评定性检测，荷载效率取值范围为0.8～1.05。根据桥梁设计及竣工图纸文件，按桥梁设计规范要求计算出在设计活载城―A级作用下（计算

模型已考虑桥面铺装），应用桥梁博士分析软件计算出边跨和中跨截面最大正弯矩和墩处最大负弯矩值，然后按等效弯矩等于设计最大弯矩值进行加载载位布置。

2、试验步骤

（1）、将加载汽车过地磅称重后，排列于桥外。

（2）、正式加载前，非工作人员退场，待一切工作安排就绪，进行预加载，以消除间隙和方便检查各试验量测仪表读数是否正常。

（3）、预加载车退出至桥外，各试验量测仪表读数调零，进行第一次空载读数。

（4）、正式实施试验加载，每级汽车荷载驶入指定的区域就位后，稳定30分钟后记录加载后的读数。桥梁正式加载试验从晚上10点开始至早晨6点结束，因为晚上试验时间段内气温变化较小，气温变化对试验数据的影响可忽略不计。

表1加载车辆一览表（单位：kN）

3、载位及其荷载效率

根据计算结果，取边跨跨中截面和中跨跨中截面为最大正弯矩截面，中边跨间桥墩处梁截面为最大负弯矩截面。桥面静载布置车辆每辆总重300kN，前轴重约60 kN ，后轴重约240 kN ，动载车辆总重约1800 kN。荷载效率满足《方法》的要求。实际加载车重见表1，试验荷载计算弯矩值、设计弯矩值和荷载效率见表2

4、观测方法、测点布置与试验结果

（1）、挠度量测及结果分析

选取梁的L/4、跨中、3L/4、支座位置作为挠度测点，共布置17个测点。采用电子精密水准仪测量各级荷载作用的挠度。见表3

表3跨中截面挠度值的比较（）

注：挠度向下为正，向上为负

根据表3数据可以看出，桥梁在荷载作用下实测值均小于理论计算值，表明该桥梁刚度符合要求。

表4中跨跨中截面应变测量表（μ ε）

11 10 15 1

（2）、应力（应变）观测及结果

根据《方法》的要求，在中跨跨中截面（A截面）、边跨跨中截面（C截面）、墩处负弯矩截面（B截面）布置应变测点，应变测量使用标距为100mm的弓形应变计测定结构在荷载作用下各测点的应变变化及分布情况，测试仪器使用YJ-33静态电阻应变仪并通过计算机每隔15S采集应变数据一次并存储。见表4

根据表4数据可以看出，桥梁在荷载作用下实测的应变值均小于理论计算值，表明该桥梁体混凝土是在弹性范围内工作。

5、静载试验结果分析评价

表5 该桥静载试验结果评价

注：规范要求，截面弯矩（kN-m）：0.80～1.05

平均挠度（）：0.70～1.00

梁底平均应变（μ ε）：0.60～0.90

残余应变（μ ε）：

静载试验结果检测数据表明，该桥在试验荷载作用下量测控制截面的挠度、应变值均低于理论计算值；各项指标均满足设计和规范要求，表明桥梁实际承载能力满足运营要求。

五、动载试验

1、几种试验方法及内容

（1）、利用一辆约100kN的汽车，在桥面上分别以20、40、60km/h不同的行驶速度进行跑车和刹车，使桥梁受迫振动，量测桥梁的振动频率和振幅。

（2）、使用一辆约100kN 的汽车，汽车后轮驶越15高的三角垫木，利用后轮突然下落对桥梁产生冲击作用，激起桥梁的竖向振动，量测桥梁的振动频率、振幅和阻尼。

（3）、记录桥梁在自然脉动下的振动情况，通过专用分析软件得到桥梁的固有频率。

表6动态测试器设备表

动态测试的测点在边跨L/2、中跨L/2、L/4位置。振动信号使用速度传感器予以测量，通过滤波器、积分器和放大器送至信号采集仪，并由计算机进行数据采集和记录，然后再使用专用分析软件进行分析，给出桥梁动态试验结果，见表7。动态测试仪器设备见表6。

2、相关动载试验结果及分析

通过动载试验得到的时域及频域，利用QLJC软件对桥梁进行模态计算分析，计算结果第一阶竖弯频率为1.557 Hz，试验实测值为1.641Hz，实测值大于计算值，表明实际动刚度大于理论值，各项动力系数和阻尼系数均在正常范围内，满足设计要求。

六、全桥的检测结论

1、试验检测数据计算结果表明主体结构刚度与强度满足设计要求，可承受其设计荷载汽超-20和挂-120的通行要求。

2、荷载试验表明桥梁在加载过程中，结构的应变、挠度满足国家规范的强制性要求。

3、结构实测竖弯频率1.641Hz大于理论1.557Hz，结构冲击系数符合要求，表明结构动力性能良好。

4、脉动试验和跑车、刹车、跳车试验所得到的桥梁竖向自振特性是一致的，冲击系数较小。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。