張造國，吳毅斌

(1.湖南省公路設計有限公司;2.湖南華罡規(guī)劃設計研究院有限公司)

1 荷載試驗內(nèi)容

1.1 橋梁外觀檢查

試驗前對試驗橋跨結構外觀質(zhì)量進行檢查，主要內(nèi)容為:(1)各測試截面處外觀檢查。(2)支座、伸縮縫、橋面等外觀檢查。

外觀檢查采用向有關部門(業(yè)主、監(jiān)理處、施工方)調(diào)查、現(xiàn)場檢查相結合的方式進行。荷載試驗前，對橋梁各測試截面處的上部結構、下部結構、橋面及附屬設施、伸縮縫、支座等進行現(xiàn)場外觀檢查，以查明各部位的實際技術狀況，特別是對荷載試驗結果有直接影響的問題，如上下部結構物的裂縫、缺陷和損壞等，并在試驗過程中隨時注意觀察其變化，檢查支座有無偏位、破損情況;在加載試驗過程中和試驗結束后，也要對受加載影響較大的部位進行詳細的檢查。

1.2 靜載試驗

靜載試驗是按照預定的試驗目的和試驗方案，對橋梁的使用承載力及工作狀況作出綜合評價，以確定結構的實際工作性能與設計期望值是否相符，在橋梁工程的荷載試驗方法中，橋梁靜載試驗是一種最直接、最有效的方法。

具體說來，靜載試驗在進行橋梁檢測的過程中，應遵循兩個原則:一是控制截面內(nèi)力、各控制點變形等效的原則;二是荷載效率系數(shù)要適宜。在控制截面內(nèi)力、各控制點變形等效方面，對車輛的數(shù)量和布載位置進行計算，以得出各試驗工況下的數(shù)據(jù)。在荷載效率系數(shù)方面，荷載效率系數(shù)不宜過小也不宜過大，要適宜。荷載效率系數(shù)過小，影響橋梁的工作性能;而荷載系數(shù)效率過大，則容易造成橋梁結構的局部損壞。一般來說，適宜的荷載效率系數(shù)應控制在0.8～1.05之間。

1.3 動載試驗

測定主橋結構的自振特性、受迫振動特性、動位移等。動載試驗項目分為三種，即無障礙行車試驗、剎車試驗和橋梁自振特性測試試驗。其中，橋梁自振特性測試試驗主要用于測定結構的固有頻率振動特性。

2 靜載試驗方法

2.1 靜載試驗荷載效率

靜載試驗的準確程度取決于荷載效率系數(shù)，根據(jù)設計荷載標準，在進行靜載試驗的時候，按照規(guī)范計算出試驗荷載。靜力荷載效率的計算公式為

式中:Sstat為試驗荷載作用下檢測部位變形或內(nèi)力的計算值;S為設計標準荷載作用下檢測部位變形或內(nèi)力的計算值;δ為設計取用的動力系數(shù)，取為1。

2.2 加載及卸載程序

(1)預載。一般結構的靜載試驗方法，在正式加載前，應用2輛加載車在被測試橋跨上來回反復通行2次，使試件接觸良好、進入正常工作狀態(tài)，對橋跨進行預壓，消除非彈性變形。預壓后，非工作人員退場，待一切工作安排就緒，進行第一次空載讀數(shù)。

(2)加、卸載?？紤]到結合實際工程樁的荷載特征，為了獲取結構試驗荷載與變位的相關曲線，可采用多循環(huán)加、卸載法，對控制截面試驗荷載分成3級加載和1次卸載。每次加載和卸載的持續(xù)時間取決于結構變位達到穩(wěn)定標準時所需的時間。

為了保證試驗質(zhì)量，氣溫的變化對荷載試驗也有一定的影響，在進行荷載試驗選擇在氣溫變化5℃以內(nèi)，而結構溫度在荷載試驗的過程中，也提出了新的要求，結構溫度趨于穩(wěn)定的時間間隔內(nèi)進行，單一靜載工況前后氣溫變化不大于1℃。

3 動載試驗方法

3.1 測試基本原理

可選用BJQN-4B測試儀器進行動載測試，在橋梁測試斷面上安裝一個測試靶，在靶上制作一個光學標志點，通過光學系統(tǒng)把標志點成像在CCD的接收面上，當橋梁在動載作用下產(chǎn)生位移時，測試靶也跟著發(fā)生位移振動，通過隨時測出靶上標志點在CCD接收面上圖像位置的變化值，就可以得到橋梁位移值。其最小可測量的分辨率由CCD器件像元的寬度大小決定，最大測量范圍由鏡頭的視場角、光學系統(tǒng)放大率和CCD有效像元陣列長度決定。

3.2 測試方法

在橋梁上被測位置處，安裝標定器靶標，安裝好三角架，連接好主機和測試頭、主機與計算機之間的連線，打開計算機，啟動軟件進行動態(tài)測量，正確選擇主機功能鍵，標定好系數(shù)，開始測試，測試前記下每個工況下的文件名，隨時監(jiān)測測試曲線，直到每個工況做完。

4 某橋梁工程荷載試驗實例

正龍山水庫大橋橋型如圖1所示。選取的撓度、應變測試斷面為1-1～9-9。

圖1 正龍山水庫大橋撓度、應變測試斷面示意圖(單位:m)

選取如圖1所示的1-1～3-3截面及5-5～9-9作為撓度的測試截面。每個測試截面的測點布置見圖2。據(jù)上述測試內(nèi)容，采用TOPCONAT.G2型號精密水準儀和DNA03型號水準儀在橋面上對測試截面的撓度進行同步觀測。

圖2 撓度測點布置圖(單位:m)

選取如圖1所示的2-2、4-4及6-6截面作為應變的測試截面。采用外貼式電阻式應變片，每個測試截面的測量應變的應變片布置見圖3。采用應變采集儀對每個測點的應變進行測試。

圖3 應變測點布置圖(單位:m)

擬定進行以下4個工況的靜載試驗項目:(1)工況一:縱橋向按主橋第2跨(主跨)跨中最大正彎矩布置荷載，橫橋向為偏載，控制截面位置見圖2的6-6截面;(2)工況二:縱橋向按主橋第2跨(主跨)跨中最大正彎矩布置荷載，橫橋向為中載，控制截面位置見圖2的6-6截面;(3)工況三:縱橋向按主橋第1跨(邊跨)最大正彎矩布置荷載，橫橋向為中載，控制截面位置見圖2的2-2截面;(4)工況四:縱橋向按第2號墩(主跨支點)最大負彎矩布置荷載，橫橋向為中載，控制截面位置見圖2的5-5截面。

為節(jié)省篇幅僅將部分試驗結果給出如下。在工況一各級荷載作用下，左側(cè)撓度測試結果及與理論值比較如表1所示。

表1 左側(cè)撓度實測值及與理論值比較表(單位:mm)

在工況一下的左側(cè)撓度變化曲線如圖4所示。

此橋選定第1跨的L/2截面作為動力荷載試驗測試斷面。無障礙行車及剎車試驗均采用一輛350kN的重車，其中跑車分別以10km/h、20km/h、30km/h、40km/h、50km/h速度駛過試驗橋跨，剎車分別以20km/h、30km/h速度行駛試驗橋跨跨中截面中線處進行緊急制動。在不同車速跑車或剎車作用下，各工況的最大動撓度和沖擊系數(shù)見表2。

圖4 左側(cè)撓度變化曲線(工況一)

表2 不同工況下沖擊系數(shù)和最大動撓度表(單位:mm)

試驗跨跨中截面的動位移時程曲線如圖5所示(部分結果)。

圖5 10km/h無障礙行車的位移時間曲線

5 試驗結論

(1)實測的彈性變位值均小于理論計算值，該橋總體剛度滿足要求，且殘余變形都小于0.2，說明結構處于彈性工作狀態(tài)。

(2)在靜載試驗期間，未發(fā)現(xiàn)可見裂縫。

(3)動載試驗表明，此橋的自振頻率實測值比理論值大，表明此橋的實際剛度比理論剛度大;當試驗車以不同車速駛過橋跨或剎車時，沖擊系數(shù)測試的結果略大，這就要求注意保持橋面鋪裝良好，防止出現(xiàn)凹凸不平橋面。

綜上所述，在設計使用荷載作用下，橋梁整體工作性能良好，處于彈性工作狀態(tài)，各項檢測指標滿足設計要求，可以投入營運。

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