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【摘 要】文章以某大桥成桥静载试验为例，介绍静载试验方法，分析试验结果，以达到保证桥梁安全使用的目的。
【关键词】桥梁工程;静载试验;检测方法
Abstract: this article take a bridge into a bridge static load test for example, introduced a static load test, analysis of test results, in order to achieve the purpose of use to ensure bridge safety.Key words: bridge engineering; static load test; detection method
中图分类号TU2文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）
随着桥梁技术的日益提高，桥梁结构型式也随之不断发展变化，其质量安全越发引人关注。静载试验是判定桥梁的施工质量、结构受力性能、实际承载能力，并确定桥梁的实际运营安全状况，为桥梁的安全使用及养护管理提供可靠依据的最直接最有效的一种技术手段。现以某大桥成桥静载试验为例，介绍静载试验方法，整理分析试验结果，评价桥梁的结构性能，为该桥的运营和养护管理提供基础数据。
1.桥梁概况
该大桥是一座新建跨江桥梁，主桥（40m+70m+40m）为单箱单室变截面三向预应力混凝土连续刚构，引桥（2×25m）为单箱 5 室等截面预应力混凝土连续箱梁，桥面宽度为18.50m，全桥长 207.04m。该桥平面位于 R=420m 左偏平曲线内，箱梁顶板设置与路基一致的横坡，圆曲线段最大超高 6%；纵面位于 R=9400m 竖曲线上，桥面设置不对称竖向曲线，坡度 1.948%和-2.419%。设计荷载为公路Ⅱ级，人群荷载3.335kN/m2。通航标准为Ⅵ航道。
2.静载试验方法
2.1 外观检测
在荷载试验前、加载过程及卸载后对桥梁进行外观检测，检查结构裂缝的发生及发展等情况。
2.2 挠度测量
用全站仪将各控制截面顶端线在桥面上标示出来，挠度测点布置在顶端线上，上下游同时布设于人行道护栏外侧；然后测出相应点的标高，与当前的理论值进行对比，并与试验后的测量数据相比较，作为研究主梁在试验过程中变化的依据。试验全过程，采用精密水准仪进行挠度测量。
2.3 应变测试
依据各控制截面的控制内力，根据弯矩影响线按各工况依次加载，在各控制截面顶板、底板、腹板以及桥墩上的截面布置应变测点，测量各控制截面测点的应变大小，计算其相应的应力。各应变测试数据由静态数据智能采集系统采集，同时采集施工监控中埋设的弦振式应变传感器数据。
3 静载试验实施
3.1 试验荷载用车
本次试验采用7辆双后轴载重车加载，同种车型，试验车辆前后轴轴距见图 2，每部车辆平均总重为 36.8T。
3.2 有限元计算分析
为确定设计荷载作用下各控制截面的内力、挠度及试验车辆的配置等，须掌握桥梁的影响线分布，可通过有限元方法进行计算。计算工具采用“公路桥梁结构设计系统 GQJS”软件进行计算分析，确定试验车辆的数量、吨位及布载位置。计算得到 1kN 单位力作用下各控制截面弯矩影响线如图 1。
3.3 测试截面及测试内容、测点的选取
（1）主要控制截面和测试内容为：1）1#跨（边跨）合龙口附近截面的应变及挠度；2）2#跨（中跨）跨中截面的应变及挠度；3）2#跨箱梁根部截面的应变。
（2）测试截面和测点的布置：1）应变测试截面 4 个，如图 3 中的“▍”所示：A—1#主跨合龙口附近截面（距 0#
台 7m）、B 和 D—墩顶附近截面（分别距墩顶中心线 3.6m），
C—2#主跨跨中截面。2）位移测试截面6个，如图3中的“▽”
所示，分别为截面Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ和Ⅵ，其中Ⅰ、Ⅱ和
Ⅲ分别 1#跨 L/4 截面（距 0#台 10m）、L/2 截面（距 0#台 20m）和 3L/4 截面（距 0#台 30m），Ⅳ、Ⅴ和Ⅵ分别为 2#跨 L/4 截面（距 1#墩顶 18m）、L/2 截面和 3L/4 截面（分别距 1#墩顶52m、2#墩顶 18m）。
3.4 试验工况及荷载效益系数
安排4个静载试验工况，以检测控制截面承受对称或偏载时的承载能力。试验工况及效益系数详见表 1。
3.5 试验结果分析及评价
（1）挠度测量结果及分析
经试验检测，各工况下控制截面测点最大挠度值、理论
计算变形及相对残余变形如表 2 所示。
說明：⑴挠度校验系数＝挠度平均值/挠度理论值；⑵相对残余变形=残余变形/最大挠度；⑶挠度的正号表示下挠，负号表示上翘；⑷实测挠度值已考虑残余挠度的影响。
从表2可看出，主桥各控制截面在各工况下挠度校验系数为 0.61～0.93 之间，均小于 1，说明主桥实际刚度比理论计算值大；卸载后的相对残余挠度均远小于规范容许值 20%。各工况下，1#跨和 2#跨实测桥面最大挠度分别为 1.20mm、5.55mm，均小于相应的理论计算值。挠度测量结果表明，主桥整体刚度满足规范要求，其结构处于弹性工作状态。
（2）应变测量结果及分析
经试验检测，各工况下控制截面测点的应变观测结果、理论计算应变及相对残余应变如表3所示。
说明：⑴应变校验系数＝应变平均值/应变理论值；⑵相对残余应变=残余应变/最大应变；⑶应变的正号表示为拉应变，负号表示为压应变；⑷应变实测值已考虑残余应变的影响。从表 3 可看出，主桥各控制截面在各工况下应变校验系数为 0.59～0.92 之间，均小于 1，说明主桥实际刚度比理论计算值大；卸载后的相对残余应变均远小于规范容许值 20%。应变测量结果表明，主桥整体强度满足设计要求，其结构处于安全状态，有较大的安全储备。
（3）成桥后，在进行试验前对该桥结构进行外观检测，未发现有裂缝；各工况试验荷载作用过程中及卸载后，桥梁结构各部位未出现裂缝，亦未出现任何异常情况，该桥抗裂性满足设计要求。
（4）试验评价：根据静载试验结果与各项控制指标的分析，得出对该桥的评价：该桥的强度和刚度均满足设计要求，在汽车荷载作用下，桥梁的整体承载能力达到了公路－Ⅱ级的设计要求。
4.结束语
该桥的静载试验效率系数η在 0.884～0.992 之间，满足规范 0.80≤η≤1.05 的要求；在各工况下主桥各控制截面测点挠度、应变的检验系数均小于 1；卸载后各控制截面测点相对残余挠度、相对残余应变均小于 20%；以上试验数据说明该桥各项控制指标均满足设计要求，桥梁整体性能良好，满足安全使用要求，为该桥的正常安全运营及养护管理提供了基础技术资料。由此可见，桥梁静载试验是非常必要、有益的检测工作。
【参考文献】
[1] JTG D60-2004,公路桥涵设计通用规范[S].
[2] 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.
[3] 交通部公路科学研究所,交通部公路局技术处,等.大跨径混凝土桥梁的试验方法[M].北京:人民交通出版社,1982.
[4] 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.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
【关键词】桥梁工程;静载试验;检测方法
Abstract: this article take a bridge into a bridge static load test for example, introduced a static load test, analysis of test results, in order to achieve the purpose of use to ensure bridge safety.Key words: bridge engineering; static load test; detection method
中图分类号TU2文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）
随着桥梁技术的日益提高，桥梁结构型式也随之不断发展变化，其质量安全越发引人关注。静载试验是判定桥梁的施工质量、结构受力性能、实际承载能力，并确定桥梁的实际运营安全状况，为桥梁的安全使用及养护管理提供可靠依据的最直接最有效的一种技术手段。现以某大桥成桥静载试验为例，介绍静载试验方法，整理分析试验结果，评价桥梁的结构性能，为该桥的运营和养护管理提供基础数据。
1.桥梁概况
该大桥是一座新建跨江桥梁，主桥（40m+70m+40m）为单箱单室变截面三向预应力混凝土连续刚构，引桥（2×25m）为单箱 5 室等截面预应力混凝土连续箱梁，桥面宽度为18.50m，全桥长 207.04m。该桥平面位于 R=420m 左偏平曲线内，箱梁顶板设置与路基一致的横坡，圆曲线段最大超高 6%；纵面位于 R=9400m 竖曲线上，桥面设置不对称竖向曲线，坡度 1.948%和-2.419%。设计荷载为公路Ⅱ级，人群荷载3.335kN/m2。通航标准为Ⅵ航道。
2.静载试验方法
2.1 外观检测
在荷载试验前、加载过程及卸载后对桥梁进行外观检测，检查结构裂缝的发生及发展等情况。
2.2 挠度测量
用全站仪将各控制截面顶端线在桥面上标示出来，挠度测点布置在顶端线上，上下游同时布设于人行道护栏外侧；然后测出相应点的标高，与当前的理论值进行对比，并与试验后的测量数据相比较，作为研究主梁在试验过程中变化的依据。试验全过程，采用精密水准仪进行挠度测量。
2.3 应变测试
依据各控制截面的控制内力，根据弯矩影响线按各工况依次加载，在各控制截面顶板、底板、腹板以及桥墩上的截面布置应变测点，测量各控制截面测点的应变大小，计算其相应的应力。各应变测试数据由静态数据智能采集系统采集，同时采集施工监控中埋设的弦振式应变传感器数据。
3 静载试验实施
3.1 试验荷载用车
本次试验采用7辆双后轴载重车加载，同种车型，试验车辆前后轴轴距见图 2，每部车辆平均总重为 36.8T。
3.2 有限元计算分析
为确定设计荷载作用下各控制截面的内力、挠度及试验车辆的配置等，须掌握桥梁的影响线分布，可通过有限元方法进行计算。计算工具采用“公路桥梁结构设计系统 GQJS”软件进行计算分析，确定试验车辆的数量、吨位及布载位置。计算得到 1kN 单位力作用下各控制截面弯矩影响线如图 1。
3.3 测试截面及测试内容、测点的选取
（1）主要控制截面和测试内容为：1）1#跨（边跨）合龙口附近截面的应变及挠度；2）2#跨（中跨）跨中截面的应变及挠度；3）2#跨箱梁根部截面的应变。
（2）测试截面和测点的布置：1）应变测试截面 4 个，如图 3 中的“▍”所示：A—1#主跨合龙口附近截面（距 0#
台 7m）、B 和 D—墩顶附近截面（分别距墩顶中心线 3.6m），
C—2#主跨跨中截面。2）位移测试截面6个，如图3中的“▽”
所示，分别为截面Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ和Ⅵ，其中Ⅰ、Ⅱ和
Ⅲ分别 1#跨 L/4 截面（距 0#台 10m）、L/2 截面（距 0#台 20m）和 3L/4 截面（距 0#台 30m），Ⅳ、Ⅴ和Ⅵ分别为 2#跨 L/4 截面（距 1#墩顶 18m）、L/2 截面和 3L/4 截面（分别距 1#墩顶52m、2#墩顶 18m）。
3.4 试验工况及荷载效益系数
安排4个静载试验工况，以检测控制截面承受对称或偏载时的承载能力。试验工况及效益系数详见表 1。
3.5 试验结果分析及评价
（1）挠度测量结果及分析
经试验检测，各工况下控制截面测点最大挠度值、理论
计算变形及相对残余变形如表 2 所示。
說明：⑴挠度校验系数＝挠度平均值/挠度理论值；⑵相对残余变形=残余变形/最大挠度；⑶挠度的正号表示下挠，负号表示上翘；⑷实测挠度值已考虑残余挠度的影响。
从表2可看出，主桥各控制截面在各工况下挠度校验系数为 0.61～0.93 之间，均小于 1，说明主桥实际刚度比理论计算值大；卸载后的相对残余挠度均远小于规范容许值 20%。各工况下，1#跨和 2#跨实测桥面最大挠度分别为 1.20mm、5.55mm，均小于相应的理论计算值。挠度测量结果表明，主桥整体刚度满足规范要求，其结构处于弹性工作状态。
（2）应变测量结果及分析
经试验检测，各工况下控制截面测点的应变观测结果、理论计算应变及相对残余应变如表3所示。
说明：⑴应变校验系数＝应变平均值/应变理论值；⑵相对残余应变=残余应变/最大应变；⑶应变的正号表示为拉应变，负号表示为压应变；⑷应变实测值已考虑残余应变的影响。从表 3 可看出，主桥各控制截面在各工况下应变校验系数为 0.59～0.92 之间，均小于 1，说明主桥实际刚度比理论计算值大；卸载后的相对残余应变均远小于规范容许值 20%。应变测量结果表明，主桥整体强度满足设计要求，其结构处于安全状态，有较大的安全储备。
（3）成桥后，在进行试验前对该桥结构进行外观检测，未发现有裂缝；各工况试验荷载作用过程中及卸载后，桥梁结构各部位未出现裂缝，亦未出现任何异常情况，该桥抗裂性满足设计要求。
（4）试验评价：根据静载试验结果与各项控制指标的分析，得出对该桥的评价：该桥的强度和刚度均满足设计要求，在汽车荷载作用下，桥梁的整体承载能力达到了公路－Ⅱ级的设计要求。
4.结束语
该桥的静载试验效率系数η在 0.884～0.992 之间，满足规范 0.80≤η≤1.05 的要求；在各工况下主桥各控制截面测点挠度、应变的检验系数均小于 1；卸载后各控制截面测点相对残余挠度、相对残余应变均小于 20%；以上试验数据说明该桥各项控制指标均满足设计要求，桥梁整体性能良好，满足安全使用要求，为该桥的正常安全运营及养护管理提供了基础技术资料。由此可见，桥梁静载试验是非常必要、有益的检测工作。
【参考文献】
[1] JTG D60-2004,公路桥涵设计通用规范[S].
[2] 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.
[3] 交通部公路科学研究所,交通部公路局技术处,等.大跨径混凝土桥梁的试验方法[M].北京:人民交通出版社,1982.
[4] 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.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。