摘要：本文主要结合本工程实例，根据工程实例阐述了静动载试验检测在公路桥梁中的操作方法， 并对试验荷载载重和加载位置的测点布置、荷载工况等各方面作了分析。
关键词：动载试验;工程实例;静载试验;试验方案
Abstract: Combining with this engineering example, this paper explains the operation method of static dynamic load test in highway bridge, and analyses the test load bearing capacity and the load measure point layout, load condition and such other various aspects.
Keywords: dynamic load test; engineering example; static load test; testing program
中图分类号 :U441+.2 文献标识码： A 文章编号：
1 静载试验
桥梁的静载试验是将静止的荷载作用在桥梁指定位置，然后对桥梁结构的静力位移、静力应变、裂缝等参量进行测试，从而对桥梁结构在荷载作用下的工作性能及使用能力作出评价。
1. 1 静载试验一般步骤
1)在外观上来检测基础上要选择桥梁施工质量较差、缺陷较多或病害相对严重且计算受力最不利的孔或墩为荷载试验孔，并实际测量其构件的基本尺寸，材料特性。
2)通过建模计算来确定试验加载方案，主要包括试验荷载载重和加载位置的确定以及测点布置、荷载工况等。
3)根据加载方案的现场加载，使用静态应变来测试系统采集桥梁在试验荷载作用下的实测应变及挠度值。
4)进行数据整理，将实测值与理论计算值进行比较，通过校验系数确定该桥的承载力是否满足设计要求。
1. 2 静力试验荷载确定原则
就某一加载试验项目而言，其加载位置、载重量的确定原则为试验荷载作用下产生的该试验项目如内力、位移等的最不利效应值达到根据设计标准荷载作用下(考虑冲击系数)产生的最不利效应值的0.85～1.05[2]之间。
1. 3 静载试验结果分析与评价
校验系数η 是桥梁结构静载试验的主要评价指标。所谓校验系数，是指某一测点处静载的实测值与理论计算值的比值。当η= 1 时，说明实测值与理论值完全相符;当η<1 时，说明结构工作性能良好，有安全储备;当η>1 时，说明结构工作性能差，安全储备不足。在文献及中均给出了常见桥梁校验系数的常值范围。
2 动载试验
桥梁的动载试验是使用某种激振方法来激起桥梁结构的振动，然后测定其固有频率、阻尼比、振型、动力冲击系数等各种参量，从而也就可以判断桥梁结构的整体刚度、行车性能。一般包括脉动试验、跑车试验等。脉动试验是在桥面无任何荷载的情况下，测定桥跨结构由于风荷载、地脉动、水流等随机荷载激振而引起的桥跨结构微幅振动响应。主要测定频率、振型和阻尼比等振型参数;跑车试验是在桥面无任何障碍的情况下，试验车辆以20、30、40、50 km/h 等的速度驶过桥跨结构，测定桥跨结构在运行车辆荷载作用下的动力响应。
3 工程实例
3. 1 工程概况
浙江某桥梁路上的一座钢筋混凝土简支空心板桥，跨径9 m，共2 跨;桥梁全长29.24 m，全宽10 m;上部结构横断面为10 块空心板，板宽1 m;桥面布置为：1.5 m 人行道+7 m 行车道+1.5 m 人行道;设计荷载为汽车—20。
3. 2 理论计算分析
运用有限元分析软件Midas 对桥梁结构进行理论计算分析，采用梁格法建立模型。同时采用引入荷载横向分布系数的方法两者进行校核，二者差别较小。
3. 3 试验方案
3. 3. 1 静载试验
1)荷载工况。
根据结构分析，确定检测断面及其控制内力为跨中截面的正弯矩，车辆纵向按测试截面内力影响线布置，且荷载试验中车辆的横向布置一般取对称于桥面中心线布置的中载和距人行道或安全带0.5 m 的偏载
2) 个工况进行。
再考虑到加载车辆的特性，实际试验中采用2 辆单辆总重约35 t 的载重车加载作为静力试验荷载，试验加载车前轴与中轴间距为380 cm，中轴与后轴间距为134 cm，轴宽为187 cm。试验中荷载工况见表1。试验过程分5 级加载，正式加载前先预加载。
表1 静载试验工况及测试项目
检验跨中截面在试验荷载作用下的最大正弯矩和竖向挠度效应的对称加载试验。应变、挠度0.88
检验跨中截面在试验荷载作用下的最大正弯矩和竖向挠度效应的偏心加载试验。应变、挠度0.88
2)测点布置。
①应变测点布置：在受力最不利主梁的跨中截面受拉区域相应位置凿除局部混凝土保护层，应变测点均布设在受力主筋上，共计6 个。
②挠度测点：挠度量测采用电测位移计，在各个主梁的跨中及两端支点截面各布置1 个垂直方向的位移计，共计21 个。
3. 3. 2 动载试验
动载试验包括脉动试验及跑车试验，其中脉动试验采用在桥面两侧布置振动传感器的方法进行量测;跑车试验则将一辆试验车辆分别以20、30、40、50 km/h的速度驶过桥跨结构，测定其动力冲击系数。
3. 4 试验结果分析
3. 4. 1 挠度
由表2 及表3 的结果可知：各工况实测挠度均小于相应的理论计算值，挠度校验系数满足文献[3]规定的常值范围(0.2～0.5)之间。梁体相对残余变位均小于规定值20 %。
表2 工况Ⅰ试验满载时实测挠度值与计算值的比较
梁号 满载实测/ 满载计算/ 校验 相对残余
mm mm 系数 变形/% |
1 0.70 3.02 0.23 6.7
2 0.90 3.26 0.28 6.3
3 1.06 3.57 0.30 4.9
4 1.21 3.78 0.32 5.5
5 1.29 3.94 0.33 11.1
6 1.61 3.94 0.40 4.7
7 1.32 3.78 0.35 3.0
8 1.18 3.57 0.33 4.2
9 1.02 3.26 0.31 3.3
10 0.81 3.02 0.27 7.1
表3 工况Ⅱ试验满载时实测挠度值与计算值的比较
梁号 满载实测/ 满载计算/ 校验 相对残余
mm mm 系数 变形/% |
1 0.97 3.36 0.29 1.0
2 1.11 3.65 0.30 2.7
3 1.23 3.82 0.32 0.8
4 1.30 3.91 0.33 5.1
5 1.41 4.02 0.35 6.4
6 1.52 3.82 0.40 3.6
7 1.19 3.63 0.33 5.6
8 1.17 3.34 0.35 4.2
9 0.91 2.93 0.31 3.9
10 0.82 2.74 0.30 2.4
3. 4. 2 应变
由表4 及表5 结果得知：实测的跨中截面钢筋拉应变校验系数在0.20～0.25 之间，满足文献[3]规定的常值范围(0.2～0.4)之间。
表4 实测跨中截面钢筋应变与计算值的比较
满载实测 78.71 85.48 86.50
满载计算 390.45 425.97 425.97
结构校验系数 0.20 0.20 0.20
相对残余变形/% 12.4 6.7 0.0
3. 4. 3 裂缝
在各工况分级加载时，通过对板梁跨中截面横向裂缝的观测，发现梁底裂缝的开展情况不是很明显。
表5 实测跨中截面钢筋应变与计算值的比较
满载实测 89.90 109.90 81.41
满载计算 413.67 431.25 405.92
结构校验系数 0.22 0.25 0.20
相对残余变形/% 10.1 7.7 7.0
3. 4. 4 频率及冲击系数桥梁结构自振频率实测结果见表6。
表6 鹅房桥结构自振频率实测结果表
1 阶 7.84 6.94
按文献[3]中计算方法，跑车试验中测得控制截面的最大动挠度与相应的静挠度相比，得到冲击系数为1.25。此外按文献[4]的规定，可求得结构冲击系数理论值为1.27。
4 结论
1)鹅房桥的实测冲击系数1+ μ 为1.25;实测一阶自振频率为7.84 Hz，基频实测值大于理论计算值，结构动力特性满足要求。
2)由静力试验测试结果可知：鹅房桥在工况Ⅰ及工况Ⅱ作用下，跨中截面实测挠度、应变均小于相应的理论计算值，校验系数满足文献中规定的常值范围，且加载过程中，车辆荷载对裂缝的开展影响不是很明显;主梁承载能力满足设计荷载(汽车—20 级)的要求。试验结果表明，该桥具有一定的整体强度及刚度，承载能力能够满足设计要求。
参考文献：
[1] 谌润水，胡钊芳. 公路桥梁荷载试验[M]. 北京：人民交通出版社，2003：1-24.
[2] 交通部公路规划设计院. 公路旧桥承载能力鉴定方法(试行)
[M]. 北京：人民交通出版社，1998.
[3] 交通部公路规划设计院. JTJ021- 89 公路桥涵设计通用规范
[S]. 北京：人民交通出版社，1989.
[4] 交通部公路规划设计院. JTJ023- 85 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S]. 北京：人民交通出版社，1985.
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文章名称：
阐述公路桥梁静力荷载试验检测的原则
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