Ｊ工程建设与设计 ｌ ｃ删Ｉｎ 由ｎ＆凸＂ ｌＦｏｒＰｍｊｅｃｔ 荷载试验在桥梁检测中的应用解析 Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｌｏａｄ Ｔｅｓｔ ｉｎ Ｂｒｉｄｇｅ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ 刘洪旺 （山东省交通科学研究院，济南２５００３１） Ｌ１ＵＨｏｎｇ－ｗａｎｇ （ＳｈａｒｔｄｏｎｇＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｊｉ＇ｎａｎ ２５００３１，Ｃｈｉｎａ） 【摘要】我国桥梁数量极为庞大，但由于后期超载、材料老化、养护不到位等因素导致桥梁在使用过程中受到诸多的损害。为了更 好地保证桥梁的质量，需加强桥梁检测。荷栽试验在桥梁检测中得到了广泛的应用。基于此，论文主要从荷栽试验概述入手，并结合 工程案例，对荷栽试验在桥梁检测中的具体应用进行了的分析，以供参考。 【Ａｂｓｔｒａｃｔ］ｎＩ Ｃｈｉｎａ，ｔｈｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆｂｒｉｄｇｅｓ ｉｓ ｖｅｒｙ ｌｒａｇｅ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｄｕｅ ｔｏ ｈｔｅ ｌａｔｅ ｏｖｅｒｌｏａｄ，ｍａｔｅｒｉａｌ ａｇｉｎｇ，ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ ｉｓ ｎｏｔ ｉｎ ｐｌａｃｅ ｎｄ ａｏｔｈｅｒ ｆａｃｔｏｒｓ ｌｅａｄｉｎｇ ｔｏ ａ ｌｏｔ ｏｆｄａｍａｇｅ ｉｎ ｈｅ ｔｃｏｕｒｓｅ ｏｆｕｓｅ ｏｆｂｒｉｄｇｅｓ．Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｂｅｔｔｅｒ ｇｕａｒａｎｔｅｅ ｈｅ ｔｑｕａｌｉｔｙ ｏｆｂｆｉｄｇｅｓ，ｗｅ ｎｅｅｄ ｔｏ ｓ￣ｅｎｇｔｈｅｎ ｂｒｉｄｇｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎ．Ｌｏａｄｔｅｓｔｈａｓｂｅｅｎｗｉｄｅｌｙａｐｐｌｉｅｄｉｎｂｒｉｄｇｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｉｓ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｍａｉｎｌｙ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｓｔｈｅｌｏａｄｔｅｓｔ，ａｎｄｃｏｍｂｉｎｅｄ ｉｔｗｈｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｃａｓｅｓ，ｔｈｅｓｐｅｃｉｉｃａｐｐｌｉｆｃａｔｉｏｎｏｆｌｏａｄｔｅｓｔｉｎｂｒｉｄｇｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｉｓａｎａｌｙｚｅｄｆｏｒｒｅｆｅｒｅｎｃｅ． 【关键词】荷载试验；桥梁；检测 【Ｋｅｙｗｏｒｄｓ］ｌｏａｄｔｅｓｔ；ｂｒｉｄｇｅ；ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ 【中图分类号】Ｕ４４６ 【文献标志码】Ｂ 【文章编号】１００７ ９４６７ ｆ２０１ ８）１０．０１２８—０２ ［ＤＯＩ］１０．１３６１６／ｊ．ｃｎｋｉ．ｇｃｊｓｙｓｊ．２０１８．１０．２５６ １荷载试验概述 桥梁荷载试验是桥梁整体受力性能检测的最为直观的方 法之一，主要通过建立桥梁结构实体仿真模型进行试验，从而 ３工程实例 ３．１工程概况 某跨线桥工程修建于１９９８年。设计车辆荷载等级为汽 车一２０级，挂车一１００。桥梁为１ ８跨预应力混凝土简支空心板 梁桥，跨径组成为５ｘ２２ｍ＋（１７．５＋３０＋３０＋１７．５）ｍ＋４ｘ２２ｍ＋（２ｘ 有效施加标准荷载和边界条件，按照数据分析制定加载方案， 并通过载重车根究前述方案布置静力试验载荷，然后对静力 压重作用下的各种截面应力、挠度以及变形等状况进行分析， 通过与有限元计算值对比对实桥测值的差异进行分析，从而 有效评估桥梁结构的使用性能和承载力。通常的桥梁荷载试 验涵盖动载试验和静载试验２类。 ２２＋２５＋２￣２２）ｍ。各跨度空心板梁信息如表１所示。 表１ 各跨度空心板梁信息统计表 ２荷载测试对象 通常情况下，需要进行荷载测试的桥梁主要有：（１）桥梁 的设计和施工资料并不完备；（２）桥梁设计方案不符合相关标 准；（３）桥梁施工完成后，运营阶段出现了较严重的病害，严重 影响了其承载力。 【作者简介】刘洪１￣（１９８１ ），男，山东济南人，工程师，注册岩土工 程师，从事桥梁隧道结构工程、主体结构及地基基础工程检测研究。 １２８ 桥面铺装采用８ｃｍ厚钢筋混凝土垫层和５．５ｃｍ厚沥青混 凝土面层。全桥空 板梁梁端底面均采用板式橡胶支座，下部 结构采用双排桩轻型桥台，桩柱式桥墩。桥台基础为８根直径 为０．６ｍ的ＰＨＣ桩。墩身除部分桥墩为２根直径１．５ｍ圆形立 柱，其余桥墩墩身为２根１．２ｍｘ１．Ｏｍ的矩形立柱，采用８根直 径为０．６ｍ的ＰＨＣ桩。３０ｍ跨梁部混凝土标号为Ｃ５０，剩余各 跨梁部混凝土标号均为Ｃ４０。桥墩盖梁和桥台台帽混凝土标 号为Ｃ４０和Ｃ２５。通过桥梁定期检测发现，该桥存在诸多严重 结构性病害，其中４片预应力梁底板存在横向受力裂缝，部分 空心板梁端部侧面存在斜向裂缝。这些病害已经严重影响了 桥梁的承载能力和运营安全。为了进一步确定桥梁的病害分 布情况以及桥梁病害对桥梁承载能力的影响，并为维修加固 提供依据，故对该桥梁进行技术状况检测与荷载试验。 ３．２静荷载试验 ３．２．１主梁承栽力试验检测 对该桥进行主梁承载力试验检测，包括以下内容：（１）计 算各段主梁在不同加载情况下的弯矩大小；（２）试验荷载的效 率系数为０．９６～１．１８，弯矩最大时对应的效率系数为１．１８，满足 相应规范的要求；（３）从位移测试结果可知，挠度校验系数为 Ｏ．６２１～１．２８０，说明本桥承载力无法支撑２０ｔ汽车，即通行荷载 必须控制１５ｔ以下。 ３．２．２应力应变检测 对于应力应变的试验检测，主要使用的是电阻应变片及 数据实时采集系统。此次检测主要是对第ｌ０跨与第ｌ１跨的 边侧混凝土结构进行检测，共设５个检测点。根据应力应变的 测试成果，跨中应变的最大值大于计算值，说明现有承载力无 法满足基本荷载要求。 ３．２．３综合评定 本桥的综合评定结果为：（１）本桥实际荷载通行能力已低 于设计标准，无法满足汽车一１０级的要求；（２）通过本桥的实际 平均车辆荷载已达到超载水平，使桥梁结构受到不同程度的 影响，继而出现损坏。 ３．３动载试验 ３．３．１跑车、跳车试验实测数据汇总 跑车工况下，激光挠度仪及ＩＮＶ动态测试系统实测各车 速跑车工况下，主桥２５ｍ跨 ／３（￡为跨径）截面处动挠度及 动位移（ＯＮ振动幅值Ｄ）随着跑车速度的不断增加而增加。 ３．３．２刹车试验实测数据汇总 试验车以２０ｋｍ／ｈ在主桥２５ｍ跨２Ｌ／３截面处，立即刹车 的振动测值。其中刹车时主梁跨中实测最大动位移值，双丰 ２０ｋｍ／ｈ斜向刹车，振动幅值为０．３４９。 ３．３．３冲击系数分析 冲击系数能够反应出对桥梁结构动力性能以及车辆运行 动力性等内容的影响。对于冲击系数（１ ），可以采取式（１）进 行计算： １ ‘＝Ｓ 一 （１） 市政·交通·水利工程设计ｌ ＾ 妒 。Ｔｒａｆｉｆｃ‘Ｗａｔｅｒ矗 ｏｌ ｅｌ 窖ｆ，哪咖Ｄ ＩＩ 式中，Ｓｍ为动载作用下，桥梁工程测点的最大动挠度值； 一 为动位移值。 ３．３．４桥梁结构阻尼比 桥梁结构阻尼比计算公式： ｈ （２） 式中，Ｄｒ为桥梁工程测点位置的阻尼比；ｍ为桥梁工程在振动 衰减曲线上的波形数；Ａ；和Ａ； 分别为在振动衰减曲线上量 取的第ｉ个和第ｉ＋ｍ个波形的幅值。 ３．４桥梁结构自振特性测 试桥梁结构的自振特性可以通过桥梁结构的各阶振动频 率和振型进行反映。对该桥梁结构进行自振特性测试的目的 是用测试结果校验计算结果，确定自振特性评定标度。以其中 第１０跨孔为例，进行结构自振特性测试，结果见表２。 表２桥梁竖向振动参数及评定统计表 注：计算频率 按经济公式 ９ｏ．６Ｌ一０．９２３计算。 ３．５荷载试验 通过静载试验对桥梁施加静力荷载作用，测定桥梁结构在 试验荷载作用下的结构响应，据此进行承载能力评定。试验分 别进行应力测试、位移测试和裂缝宽监测。据检测结果显示，抽 检孔桥在试验荷载作用下具有较好的弹性回复能力，但部分斜 裂缝为受力裂缝，斜截面强度已经不能满足原设计荷载要求。 ３．６检测结论与建议 根据桥梁技术状况检测结果，可认为该桥技术状况为Ｄ 级（不合格状态）。通过该项检测，对该跨线桥可提出以下处理 建议：（１）桥梁原设计荷载已经不能满足目前实际通行的车辆 数量以及载重要求，建议桥梁大修时，更换桥梁上部结构板 梁，提高桥梁荷载等级，以满足目前车辆通行的要求；（２）对桥 梁墩台钢筋锈胀处进行除锈，并修复保护层；（３）对混凝土剥 落的墩柱和盖梁，建议凿除表层混凝土，然后植筋，外包混凝 土进行加固；（４）维修加固完成后对桥梁进行限载，并加强桥 梁的日常巡查与养护。 ４结语 综上所述，对桥梁进行检测的过程中，荷载试验方法相对较 为成熟 及精准，因此，在桥梁检测当中获得了广泛的应用。ｄｂ 【收稿日期］２０１８．０４．１ １ １２９