桥梁静载试验的研究与总结

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摘要：桥梁静载试验时检测桥梁结构承载能力普遍采用的手法，通过对桥梁控制截面进行加载所得到的应力和挠度结果与理论计算结果进行对比，便能评定结构的承载能力，本文对桥梁静载试验的方法进行了系统的研究和总结。

关键词：桥梁；静载；效率系数

1 桥梁静载试验的目的和意义

在工程中，若须对新建桥梁进行竣工验收，或对运营阶段桥梁进行承载力的评定，最直接的方法就是对目标桥梁进行静载试验，以检测桥梁整体受力性能是否满足现行设计标准和规范的要求，它是评价桥梁性能最直接和有效的方法。桥梁静载试验技术含量高，所涉及知识面广，在进行静载试验时必须细致、认真，方能准确判断桥梁的工作性能。

桥梁的静载试验的进行，首先按照预定的试验目的与试验方案，将静止的荷载作用在桥梁的指定位置上，然后通过仪器观测桥梁结构的应变、静力位移、裂缝等参量，最后根据有关规范和规程指标，判断桥梁结构在荷载作用下工作性能及承载能力。采用静载试验评定桥梁承载能力的方法是目前评定桥梁结构性能成熟而高效的方法。

2 桥梁静载试验的准备工作

桥梁荷载试验能否顺利进行，取决于前期准备工作是否到位，在荷载试验进行前的准备工作包括：

a）搜集与试验桥梁相关的技术资料，包括设计图纸、原始施工试验记录资料、试验桥梁的养护与维修记录等相关技术资料；

b）在进行荷载试验前，必须对桥梁的外观进行检测，以确定桥面系裂缝的分布状况，对支座及主要结构承重构件表观状况进行详细观察，并作好观测记录；

c）运用有限元分析软件对设计荷载作出验算，所得到的结果与规范作对比，验证拟加荷载作用下的理论内力是否符合要求，并以此作为制定加载和量测方案的依据，合理布置测点，以真实反映桥梁在最不利荷载作用下所产生的挠度和应力；

d）在荷载试验开始前架设工作脚手架、设置测量仪表支架、测点放样及表面处理、布置测试元件、安装调试测量仪器仪表等。

3 试验截面的计算

桥梁静载试验须要客观地评价结构的承载能力与使用性能，同时还须考虑费用、时间等制约因素的影响。因此，必须从全桥中选择最合理的截面进行试验，以得到理想的结果。对于常见桥型，控制截面的数量多少取决于准确地绘制出内力包络图的需要，控制截面最不利活载内力计算的一般方法是先求出该截面的各类影响线，然后进行影响线加载，再按照车道数、冲击系数及车道折减系数计算出该截面的最不利荷载内力。影响线计算的理论基础是荷载横向分布理论，通过使用荷载横向分布系数将结构空间的内力和变形问题转化为平面问题，从而进行计算。

作为桥梁的鉴定荷载试验，试验荷载原则上应尽量采用与试验控制荷载相同的荷载，但由于受到种种原因的影响，实际的试验荷载很难与试验控制荷载相同，为保证试验效果，试验荷载一般采用静载试验效率系数进行控制。静力试验荷载的加载效率系数按下式计算。

式中：

―静力试验荷载效率系数；

―试验荷载作用下，检测部位变形或内力、应力的计算值；

―设计标准荷载作用下，检测部位变形或内力、应力的计算值：

―设计取用的冲击系数。

在进行静载试验时，简支梁桥的控制截面一般取中跨跨中截面及L/4截面的弯矩及剪力。连续梁桥的控制截面则一般选取中跨跨中截面、L/4截面、中支点截面、边跨（次边跨）跨中截面的弯矩、剪力。连续刚构桥由应变确定的控制截面一般为中跨跨中截面、中支点截面、近中支点的边跨跨中截面的应变，必要时可增加L/4截面的应变。连续刚构桥变形观测内容为各跨支点沉降，各跨L/4、跨中、3L/4截面的挠度。

4 静载试验结果分析

在进行荷载试验后，通过对试验数据和理论计算值的对比分析，便可以得出桥梁结构的受力性能，以检验桥梁结构承载能力是否合乎标准。具体分析方法是将结构位移、应变等实测值与理论计算值进行比较，分别绘出结构在最不利荷载工况作用下主要控制截面测点的荷载位移(P―)曲线、及此工况下控制截面下的荷载应变(P―e) 曲线进行对比分析，最后绘出最不利荷载下控制截面的横向分布曲线，并记录好结构裂缝分布及发展状况。此三条曲线所代表意义如下：

a）荷载―位移(P―)曲线

荷载与位移的关系能从总体上说明结构的基本状态和工作性质，荷载―应变曲线斜率越大，则所反映的结构刚度也愈大。根据荷载―位移曲线的形状与特征点，可以研究试验结构的工作状态，在试验曲线形状发生特别变化的地方，一定与结构中某些特殊的现象相联系，再利用其它实测资料进行综合分析，即可全面把握试验结构的受力行为。

b）荷载―应变(P―P)曲线

绘制荷载―应变曲线能够反映结构是处于弹性，还是处于弹塑性工作阶段，同时也能反映某些局部现象如结构开裂与否以及节点的工作状态等。

c）横向分布曲线

利用沿桥梁横截面方向将各测点在各级试验荷载作用下实测挠度值连接起来的挠度曲线，可以进行横向分布系数的计算，进而验证所采用的横向分布计算理论的合理性。

通过对上述曲线的分析、整理，就能最终评定桥梁结构的承载能力做出鉴定结论，并出编制桥梁承载能力鉴定报告和桥梁承载能力鉴定表，以供相关人员作出参考。