桥梁单梁(板)试验分析

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[摘要]桥梁静载试验是鉴定梁（板）能否安全使用的主要手段，文中主要讨论桥梁单梁（板）静载试验的理论分析、试验方法、步骤、检测结果及其修正，提出了同类梁（板）在试验中应注意的问题和解决方法。

[关键字]梁（板）静载试验 数据分析 试验结果及其修正

[中图分类号] U44 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-3-247-2

在架设梁（板）前，对单梁（板）及成桥后对全桥做静载试验，是检测设计是否安全、施工质量是否满足规范及设计要求的重要手段。本文主要介绍架设前单梁（板）静载试验的程序、注意事项、理论分析、检测结果及数据修正。

实例中的桥梁为5×20m装配式连续箱梁，设计荷载为公路-Ⅰ级。设计梁高120cm，每片梁宽244cm，主梁间用现浇湿接缝。

1 试验检测项目

单梁荷载试验的主要检测项目有：应变测试、跨中挠度测试、支座变形（沉降）测试，试验荷载卸载后残余挠度值测试，裂缝发展观测等。

2 测点布置

（1）应变测点布置：在试验梁L/2截面梁底板布置2个混凝土应变测点，在试验梁L/2截面一侧腹板布置4个混凝土应变测点，共布置6个应变测点。

（2）挠度测点布置：在试验梁L/2截面布置2个挠度测点，利用百分表或静密水准仪检测挠度。

（3）支座沉降测点布置：在试验梁两端支座处各布置2个支座沉降测点，利用百分表或静密水准仪检测支座沉降。

3试验荷载的确定

根据先简支后连续的设计、设计荷载、试验梁成桥后位置，进行计算并确立试验控制荷载。

此次静载试验的箱梁主要跨径组合形式为4×20m、5×20m，且为中跨中梁。因此预制梁最大荷载位置为跨中截面。使用刚性横梁法对最大荷载截面各种不同工况组合荷载进行横向分配，根据分布情况确定最不利位置及最大控制弯矩值。以公路—Ⅰ级车辆荷载及桥梁二期恒载作为控制荷载计算得出的最大弯矩，对中梁进行演算。

3.1各梁（板）横向分布系数的计算

依照设计图纸计算出各主梁（板）的截面几荷特征值如面积、截面抗弯（抗扭）惯矩、主梁每延米抗扭惯矩，中性轴位置等。然后，根据梁（板）间的组合情况选用横向分布系数的计算方法，在横向分布系数得出后，综合考虑预制梁的情况（中、边梁的预制宽度，截面几何特征值等），取用最大的横向分布系数。

3.2各项内力组合及控制荷载计算

由于试验时，预制梁已成形且钢束张拉完毕，即一期恒载已加载完成，所以计算的各项内力是二期恒载+活载形成的。其中包括主梁（板）间的湿接缝（铰缝）、桥面系、活载、冲击荷载、温度力、混凝土收缩徐变等，且各项荷载间应进行荷载组合，选取最不利组合计算其控制截面的弯矩、剪力等各项内力。采用Midas civil程序进行分析计算5×20m装配式连续箱梁在各种荷载组合下的控制截面效应值，此效应值已考虑横向分布系数。根据规范考虑基本荷载组合、短期荷载效应组合和长期荷载效应组合。

4试验箱梁加载方案

试验加载分为六级（1/3P、1/2P、2/3P、5/6P、P），卸载分为两级（1/2P、0）进行。试验前先对试验梁施加80%最大试验荷载的荷载进行预压（预压过程中按10%递增，同时对试验梁进行裂缝观测），以消除塑性变形，检测测试系统工作性能。试验使用长度为1m的分配梁对千斤顶施加的力进行等值分配，使试验梁跨中形成纯弯段，这样有利于应力（应变）和挠度的测量。

根据试验现场条件，采用龙门吊吊配载梁加载，加载示意图如图5。

5箱梁静载试验注意问题

①测试梁安装之前进行地基加固处理，尽量不使在加载过程中地基发生沉降；②加载时应考虑反力架和分配梁等试验装置的重量；③支座或者梁下枕木安装后，应使用精密水准仪校核标高，保持两边在同一标高处；④加载过程中，应待梁自重产生挠度稳定后再安装仪器，试验过程中，不应碰动仪表表座，百分表等仪表的表座应吸在不宜晃动的钢管等结构上⑤卸载完毕后，应在完全拆除试验装置后，等待数据恢复稳定后，再进行最后读数；⑥加载过程中，应对称均匀加载，尽量避免荷载发生偏心；⑦梁一端的两侧，应设置侧向三角支撑（侧向三角支撑高度应不低于梁高的1/2），避免箱梁发生扭转；⑧加载前顶板放置支点、千斤顶处须用沙子找平，并垫上钢板，以防止局部受力过大；建议在早上或者下午气温相对恒定的时间进行试验，以减少温度变化对仪表和试验梁板的影响。

6检测结果

各级试验荷载作用下，测试梁均未产生可观测的裂缝。试验梁在试验荷载作用下挠度的计算值与实测值对比见表1，应变的实测值与计算值对比见表2。

7 试验后数据分析

7.1试验数据与理论值的比较、分析

在各试验数据整理、分类、汇总完毕后，应分别与相应的理论数据汇总成表或绘制成图，进行相互比较，如果各测点试验数据小于或等于理论值，则可说明各测点的应力、应变、挠度等满足要求。如果有个别数据超出，则应分析可能的原因及数据是否可靠，在分析时，不仅应比较试验数据与理论值的差异是否在容许范围内，还应分析是否测试仪器出现异常。如在某个荷载阶段试验数据大部分超出理论值则说明施工质量未满规范及设计的有关要求。

另外，还应比较试验数据推算值（如中性轴位置、应力等）与理论值之间的差异，并分析是否在容许范围内。

7.2试验现场、施工情况对试验结果的影响及修正

试验时，由于试验梁的混凝土龄期、配合比、梁（板）预制尺寸的偏差等因素的影响，对试验数据及理论值均应进行修正。由于预制梁（板）时各部位尺寸存在一定偏差，应修正各截面几何特征值，且因混凝土龄期、配合比等因素的影响，也应修正混凝土的弹性模量，然后按上述值修正应力、应变、挠度的理论值。混凝土弹性模量的修正将直接导致由试验数据推算出的应力值必须随之修正。在各个数据修正完毕后，重新比较试验数据与理论值的差异及其是否超出容许范围。由于梁（板）预制尺寸偏差及试验加载不可能达到理想状态，且试验仪器也总会存在误差，会导致荷载位置、荷载大小，测点位置都存在一定偏差，测试数据本身出现不对称、不均匀现象，试验报告中也应注意分析误差是否会影响到整个试验数据的判断。

7.3试验数据的取舍

在试验数据中偶尔会出现个别数据突然不正常的偏大或偏小，此时应分析其产生的可能原因及对试验整体数据的影响以决定对其的取舍。数据偏大时，首先应分析仪器工作是否正常，其次，如果其它相关数据均小于理论值，则可弃用该数据。数据偏小时，则往往是仪器工作不正常导致，如应变片与砼的粘附有松动，百分表（位移计）与梁体的接触有脱落或其支座受到意外干扰，可弃用该数据。

8小结

通过桥梁单梁（板）静载试验，可以明确桥梁受力状况，了解桥梁的实际承载能力，验证结构设计理论，施工质量，进而对桥梁进行更加直接的评定。本文主要对单梁（板）静载试验的方法，步骤，理论分析做了一些探讨，并结合工程实例，对试验结果进行了整理和分析，以供同类工程实例进行参考。

参考文献

[1] 宋一凡.公路桥梁荷载试验与结构评定[M].北京：人民交通出版社，2002.

[2] 王建华，孙胜江.桥涵工程试验检测技术[M].北京：人民交通出版社，2004.

[3] 瞿尔仁，夏晓梅，殷永高.等.合安高速公路柏年河大桥单梁承载力试验研究[J].合肥工业大学学报.2001（3）.