摘要:橋(qiáo)梁靜載試驗時檢測橋梁結構承載能力普遍采用的(de)手法,通過對橋梁控製截麵進行加載所得到的應力和撓度結果(guǒ)與理論(lùn)計算結(jié)果進(jìn)行對比,便能評定結構的(de)承載能力,本文對橋梁靜載試(shì)驗的方法進行了(le)係統的研究和總結。
關鍵(jiàn)詞:橋梁;靜載;效率係數
1橋梁靜載試驗的目的(de)和意(yì)義(yì)
在工程中,若須對新建橋梁進行竣工驗收(shōu),或對運營階段橋梁進行承載力的評定(dìng),最直接的方法就(jiù)是對目標橋梁進(jìn)行靜載試驗,以檢測橋梁整體受力性能是否滿足現(xiàn)行(háng)設計標準和規範的要求,它是評價(jià)橋梁性能最直接和有效的方法(fǎ)。橋梁靜載試驗技術含量高(gāo),所涉及知識麵廣,在進行靜載試驗時(shí)必須細(xì)致、認真,方能準確判斷橋梁的工作性能。橋梁(liáng)的靜載試驗的進行,首先按照預定的試驗目的與試驗方案,將靜止的荷載(zǎi)作用在橋梁的指定(dìng)位置上,然後通過儀器觀測橋梁結構的應變、靜力(lì)位移、裂縫等參量,最後根據有關規範和規程指標,判斷橋梁結構在荷載作(zuò)用下工(gōng)作性能及(jí)承載能力(lì)。采用靜載試驗評定橋梁承(chéng)載(zǎi)能力的方法是目前評定橋梁結構性能成熟而高效的方法。
2橋梁靜載試驗的準備工作
橋梁荷載試驗能否順利進行(háng),取(qǔ)決於前期準備(bèi)工作(zuò)是否到位,在荷載試(shì)驗(yàn)進(jìn)行前的準備工作(zuò)包括(kuò):
a)搜集與試驗橋梁相關的技術資料,包括設計(jì)圖紙、原始施工試驗記錄資料、試驗橋梁的養護與維修記錄等相關技術資料(liào);
b)在進行荷載試驗(yàn)前,必須(xū)對橋梁的外觀進行檢測,以確定橋麵係裂縫的(de)分布狀況,對支座及主要(yào)結構承重構件表(biǎo)觀狀況進行詳細觀(guān)察,並(bìng)作好觀測記錄(lù);
c)運用有限元(yuán)分析軟件對設計荷載作出驗算,所得到的結果與(yǔ)規範(fàn)作對(duì)比,驗證擬加荷載作用下的理論內力是否符合要求,並以此作為製定(dìng)加載和量(liàng)測(cè)方案的(de)依(yī)據,合理布置測點,以真實反映(yìng)橋梁在最不利荷載作用下所產生的撓度和應力;
d)在荷載試驗開始前架設工作(zuò)腳手架、設置測量儀表支架、測點(diǎn)放樣及表(biǎo)麵處理、布置測試元件、安裝(zhuāng)調試測量儀器(qì)儀表等。
3試驗截(jié)麵的計算橋梁靜載(zǎi)試驗須要客觀地評價結構的承載能力與使用性能,同時還須考慮費用、時間等製約因素的影響。因(yīn)此,必(bì)須從全橋中選擇最合理的截麵進行(háng)試驗,以得到(dào)理想的結果。對於常見橋型,控製截麵的數(shù)量多少取決於準確地繪製出內(nèi)力包絡(luò)圖的(de)需要,控製截麵最不利活載內力計算的一(yī)般(bān)方法(fǎ)是先(xiān)求出該截麵的各類影(yǐng)響線,然後進行影響線加載,再按照車道數、衝擊係數及車道(dào)折減(jiǎn)係數計算出該截麵的最不(bú)利荷載內力。
影響線計算的理論基(jī)礎是荷載橫向分布理論,通過(guò)使用荷載橫向分布係數將結構空間的(de)內力和變形問題轉化為平(píng)麵問題,從而進行計(jì)算。作為橋梁的鑒(jiàn)定荷(hé)載試驗,試驗荷載(zǎi)原則上應盡量采用與試驗控製荷載相同的荷載(zǎi),但由於受到種種原因的影響,實際的(de)試(shì)驗荷載很難(nán)與試驗控製荷載相同,為保證(zhèng)試驗效果,試驗荷載一般采用靜載試驗效率係數進行控製。靜力試驗荷載的加載效率係數按下式計算(suàn)。式中:―靜力試(shì)驗荷載效率係數;―試驗荷(hé)載作用下,檢測部位變(biàn)形或內力、應力的計算值;―設計標準荷載(zǎi)作用下,檢測部位變形或內力、應力的計算值:―設計取用的衝擊係數。
在進行靜載試驗時,簡支梁橋(qiáo)的控製截麵一般取(qǔ)中跨跨中(zhōng)截麵及L/4截麵的彎矩及剪力。連續梁橋的控製截(jié)麵(miàn)則一般選取中跨跨(kuà)中截麵、L/4截麵、中支點截麵、邊跨(次(cì)邊跨)跨中(zhōng)截麵(miàn)的彎矩、剪力。連續剛構橋由應變確定的控(kòng)製截麵一般為中跨跨中截麵、中(zhōng)支點截麵、近中支點的邊跨跨中截麵的應變,必要時可增加L/4截(jié)麵的應變。連續剛構橋變形觀測內容為各跨支點沉降,各跨L/4、跨(kuà)中、3L/4截麵的撓(náo)度。4靜載試驗(yàn)結(jié)果分析在進(jìn)行荷載試驗後(hòu),通過對試驗數(shù)據(jù)和理論計算值(zhí)的對(duì)比分析,便可以得出橋梁結構的受力性能,以檢驗橋梁結構承載能力是否(fǒu)合乎標準。具體分析(xī)方法是將結構位移、應變等實測值與理論計算值進行比較,分別繪出結構在最(zuì)不利(lì)荷載工況作用下主要控製截麵測點的荷(hé)載位移(P―△)曲線、及此工況下控製截麵下的荷載應變(biàn)(P―e) 曲線進行對比分析,最後繪出最不利荷載(zǎi)下控製截麵的橫向分布曲線,並記錄好結構裂縫分(fèn)布及發展狀況。此三條曲線所代表意義如下:a)荷載―位移(yí)(P―△)曲(qǔ)線荷載(zǎi)與(yǔ)位移的關係能從總體上(shàng)說明(míng)結構的基本狀態(tài)和工作性質,荷載―應變曲線斜率越大,則所反映的結構剛(gāng)度也愈大(dà)。
根據荷載―位移曲線的形狀與特征點,可以研究試驗結構的工作(zuò)狀態,在試驗曲線形狀發生特別變化的地方,一定與結構中某些特殊的現象相聯係,再利用其它實測資料進行綜合分析,即可全麵把握試驗結構的受力行為。b)荷載―應變(P―P)曲線繪(huì)製荷載(zǎi)―應變曲線能夠反映結構是處於彈性,還是處於彈塑性工作階段,同時也能反映某些局(jú)部現象如結構開裂與否以及節(jiē)點(diǎn)的工作狀態等。c)橫向分布曲線利用沿橋梁橫(héng)截麵方向將各測點在各級試驗荷載作用下實測撓度值連接起來的撓度曲線,可以進行橫向分布係(xì)數的計算,進而驗(yàn)證所(suǒ)采用的橫向分布計算理論的合理性。通過對上述曲線的分析、整理,就(jiù)能最(zuì)終評定(dìng)橋梁結構(gòu)的承載能力做出鑒定結論,並出(chū)編製橋梁承載能力鑒定報告(gào)和橋(qiáo)梁承載能(néng)力鑒定表,以供相關人員(yuán)作出參考。