中交廣州航道局有限公司，廣東 廣州 510290

為了促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，我國(guó)在交通運(yùn)輸建設(shè)方面投入了較多資金，采取建立數(shù)學(xué)模型的方式分析公路橋梁受力情況，以此改善公路橋梁架構(gòu)設(shè)計(jì)方案[1-2]。由于橋梁的承載能力及作業(yè)狀態(tài)存在動(dòng)態(tài)特性，因此采用傳統(tǒng)的靜荷載分析法很難全面分析橋梁的應(yīng)力應(yīng)變情況，引入動(dòng)力荷載試驗(yàn)分析十分必要[3-4]。文章采用靜荷載和動(dòng)荷載結(jié)合方式，探究橋梁施加承載力后應(yīng)力應(yīng)變變化情況，從而提高橋梁建設(shè)質(zhì)量。

1 工程概況

文章以某橋梁工程為例，對(duì)該工程橋梁施加承載力后產(chǎn)生的應(yīng)力應(yīng)變進(jìn)行試驗(yàn)分析。該橋梁建設(shè)形式為混凝土空心板，長(zhǎng)度為4～16m，寬度為11m，施加預(yù)應(yīng)力形成橋面。為了加固橋梁，以樁柱式類型橋墩作為加固工具，均勻布設(shè)在橋面下方，并添加板式橋臺(tái)，形成90°交角，公路荷載等級(jí)為I級(jí)。歷經(jīng)7個(gè)月施工后，該橋梁于2019年11月完工。

2 試驗(yàn)?zāi)康呐c方法

2.1 試驗(yàn)?zāi)康?/h3>

研究開展了靜荷載試驗(yàn)、動(dòng)荷載試驗(yàn)。其中，開展靜荷載試驗(yàn)的目的是測(cè)定該工程橋梁的靜位移參數(shù)數(shù)值和靜應(yīng)變參數(shù)數(shù)值，以國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為判斷依據(jù)，檢驗(yàn)該工程橋梁建設(shè)質(zhì)量是否符合要求。另外，從安全角度展開分析，通過測(cè)定橋梁實(shí)際承受力的上限值，與建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比，判斷其是否符合建設(shè)要求。開展動(dòng)荷載試驗(yàn)的目的是測(cè)定橋梁沖擊系數(shù)、阻尼比、自振頻率等參數(shù)數(shù)值，將其作為橋梁結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析依據(jù)，從而掌握工程橋梁結(jié)構(gòu)特性。

2.2 試驗(yàn)方法

（1）靜荷載試驗(yàn)。以截面應(yīng)變與擾度、結(jié)構(gòu)開裂情況作為測(cè)試指標(biāo)，分別布設(shè)靜荷載平面，模擬工程環(huán)境，探究不同工況下的靜荷載應(yīng)變與擾度情況[5]。另外，根據(jù)橋梁實(shí)際施工情況，以橋梁第二跨為例，布設(shè)靜荷載試驗(yàn)環(huán)境，展開測(cè)定分析。其中，橋梁跨立面跨度為16m，取中間點(diǎn)截取A-A面作為靜荷載分布試驗(yàn)布設(shè)點(diǎn)。

為了深入探究應(yīng)力應(yīng)變特點(diǎn)，試驗(yàn)設(shè)定了3種工況，分別測(cè)定參數(shù)展開分析。在各個(gè)試驗(yàn)跨截面處布設(shè)應(yīng)變計(jì)和位移計(jì)，從而獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。其中，布設(shè)點(diǎn)編號(hào)1～6。工況1：縱橋方向截取A-A面，在此截面正彎矩最容易受影響的位置布設(shè)靜荷載。與此同時(shí)，橫橋方向偏向左側(cè)位置添加靜荷載，得到工況1布設(shè)方案。通過開展靜荷載試驗(yàn)，從中獲取擾度分布相關(guān)數(shù)據(jù)信息。工況2：縱橋方向截取A-A面，在此截面正彎矩最容易受影響的位置布設(shè)靜荷載。在橫橋方向中間位置添加靜荷載，得到工況2布設(shè)方案。通過開展靜荷載試驗(yàn)，從中獲取擾度分布相關(guān)數(shù)據(jù)信息。工況3：縱橋方向截取A-A面，在此截面正彎矩最容易受影響的位置布設(shè)靜荷載。在橫橋方向偏向右側(cè)位置添加靜荷載，得到工況3布設(shè)方案。通過開展靜荷載試驗(yàn)，從中獲取擾度分布相關(guān)數(shù)據(jù)信息。

（2）動(dòng)荷載試驗(yàn)。關(guān)于橋梁動(dòng)荷載試驗(yàn)探究，以橋梁解自振特性相關(guān)參數(shù)為測(cè)定對(duì)象。選取Midas Civil程序作為試驗(yàn)工具，通過構(gòu)建橋梁結(jié)構(gòu)模型，分析動(dòng)力特性，獲取相關(guān)參數(shù)數(shù)據(jù)，而后利用子空間迭代方法處理這些參數(shù)數(shù)據(jù)，從而獲取自振頻率數(shù)值及其他參數(shù)特點(diǎn)[6]。

3 試驗(yàn)結(jié)果分析

（1）靜荷載試驗(yàn)結(jié)果分析。按照靜荷載試驗(yàn)方案，分別測(cè)定3種工況下的截面擾度分布情況，結(jié)果如表1、表2、表3所示。表1中擾度分布統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，工況1中4種靜荷載作用下生成的擾度數(shù)值均隨著測(cè)點(diǎn)編號(hào)的增加而減小，并且所有測(cè)得的數(shù)值均在理論數(shù)值范圍內(nèi)。因此，該組試驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)滿足可靠性要求。另外，擾度數(shù)值隨著靜荷載等級(jí)的增加而變小。表2中擾度分布統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，工況2中4種靜荷載作用下生成的擾度數(shù)值均隨著測(cè)點(diǎn)編號(hào)的增加先減小后增加，呈拋物線狀態(tài)，并且所有測(cè)得的數(shù)值均在理論數(shù)值范圍內(nèi)。因此，該組試驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)滿足可靠性要求。擾度數(shù)值與靜荷載等級(jí)關(guān)系同工況1。表3中擾度分布統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，工況3中4種靜荷載作用下生成的擾度數(shù)值均隨著測(cè)點(diǎn)編號(hào)的增加而變大，并且所有測(cè)得的數(shù)值均在理論數(shù)值范圍之內(nèi)。因此，該組試驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)滿足可靠性要求。擾度數(shù)值與靜荷載等級(jí)關(guān)系同工況1。

表1 工況1條件下截面擾度分布統(tǒng)計(jì)結(jié)果 單位：mm

表2 工況2條件下截面擾度分布統(tǒng)計(jì)結(jié)果 單位：mm

表3 工況3條件下截面擾度分布統(tǒng)計(jì)結(jié)果 單位：mm

3種工況下的橫向分布系數(shù)測(cè)定精準(zhǔn)度高于98%，并且數(shù)值在理論數(shù)值范圍之內(nèi)，可以將測(cè)定的數(shù)據(jù)作為橋梁應(yīng)力應(yīng)變分析參考依據(jù)。依據(jù)測(cè)定的校驗(yàn)系數(shù)和最大相對(duì)殘余變位兩項(xiàng)參數(shù)值，生成不同工況下測(cè)定點(diǎn)應(yīng)力應(yīng)變分布特點(diǎn)，結(jié)果如圖1所示。依據(jù)圖1中的分布特點(diǎn)可知，不同工況條件下各測(cè)點(diǎn)應(yīng)力應(yīng)變分布均在理論數(shù)值范圍內(nèi)。因此，該橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案具有較高的安全性，可以將此測(cè)試結(jié)果作為橋梁穩(wěn)定性分析的參考依據(jù)。

圖1 不同工況下測(cè)定點(diǎn)應(yīng)力應(yīng)變分布特點(diǎn)

（2）動(dòng)荷載試驗(yàn)結(jié)果分析。為了掌握橋梁結(jié)構(gòu)動(dòng)力特點(diǎn)，更加全面地分析橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，研究增加了動(dòng)荷載試驗(yàn)，通過測(cè)定自振頻率進(jìn)行判斷。按照試驗(yàn)方法布設(shè)試驗(yàn)環(huán)境，選取第二跨作為測(cè)定點(diǎn)布設(shè)區(qū)域，分別在距離橋面0.2L、0.5L、0.8L處布設(shè)傳感器。另外，選取第二跨正彎矩?cái)?shù)值最大位置布設(shè)擾度測(cè)量點(diǎn)，測(cè)量點(diǎn)布設(shè)平面圖如圖2所示。

圖2 測(cè)量點(diǎn)布設(shè)平面圖（單位：m）

跑車試驗(yàn)中，測(cè)定沖擊系數(shù)均低于理論沖擊系數(shù)。當(dāng)車輛處于剎車狀態(tài)時(shí)，理論沖擊系數(shù)不再高于測(cè)定沖擊系數(shù)。由此可以判斷，橋面養(yǎng)護(hù)處理對(duì)提高橋梁的安全性至關(guān)重要。

為了盡可能降低橋梁安全事故發(fā)生概率，后期維護(hù)及施工需注意的事項(xiàng)如下：（1）加大橋梁施工原材料檢驗(yàn)力度，3次檢驗(yàn)后通過則可以投入使用；（2）提升混凝土配合比精準(zhǔn)度，選取環(huán)境溫度、環(huán)境濕度等參數(shù)作為影響因素分析依據(jù)，調(diào)整多因素影響下的配比方案，以此提高精準(zhǔn)度；（3）定期安排養(yǎng)護(hù)伸縮縫處理。

4 總結(jié)

文章圍繞橋梁質(zhì)量問題展開研究，以某橋梁施工項(xiàng)目為例，通過設(shè)定3種工況，分別開展動(dòng)荷載試驗(yàn)和靜荷載試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，該工程橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案安全性較高，但是由于橋梁長(zhǎng)期受到?jīng)_擊系數(shù)的影響，因此容易出現(xiàn)破損等情況。為了延長(zhǎng)橋梁使用壽命，文章擬定了一些維護(hù)方法與施工注意事項(xiàng)，以供參考。