1 概述橋(qiáo)梁結構荷載試(shì)驗是橋梁結構專業的一門基礎技術(shù)科學,它是對橋梁結構物進行(háng)直接測試的一(yī)項科學實驗工作。其主要任務是通過有計劃地對結構物加載後的(de)性能進行觀測和對測量參數(如位(wèi)移、應(yīng)力、振幅、頻率等)進行分析,以便了解橋梁實際
工作狀態,了解病害產生的原因和對結構的影響(xiǎng),對結構物的工作性(xìng)能作(zuò)出評價以(yǐ)及對橋梁結構的承載能力和使用條(tiáo)件(jiàn)作出(chū)正確估計,檢驗其承載(zǎi)能(néng)力和使用(yòng)性能(néng)。根據試驗荷載作用(yòng)性質的(de)不同,橋梁(liáng)結構試驗可分為靜載試驗和動載試驗。橋梁靜力(lì)荷載(zǎi)試驗是一種較直觀的評定橋梁承載能力的方法。靜載試驗可布置較多(duō)的測點,便於較全麵地分析結構的受力狀態,檢驗橋梁結構的質量,說明工程的安(ān)全度(dù)和可靠性。對於一般大、中跨徑的橋梁(liáng)或者具有特殊研究目的的橋梁,通過試驗來具體地(dì)、綜合(hé)地鑒定其工程質量的可靠性,並將該試驗報告作為評定(dìng)工程結構質(zhì)量優劣(liè)的主要技術文件和依據。
2 橋梁靜載試(shì)驗重(chóng)點分析
2.1 橋梁(liáng)結構現狀調查為便(biàn)於試驗有(yǒu)的放矢、合理評定試驗測試結果以及正確解釋試(shì)驗現象,在試驗前通過結構外觀質量檢查和對有關資料(liào)的搜集分析,以達到對試驗結構的全麵了解(jiě),並在這些工作的基礎上,才有針對性地設計出周密合(hé)理的試驗方(fāng)案,所以橋梁(liáng)結(jié)構(gòu)現狀調查是進行橋(qiáo)梁荷載試驗的重要環節。試驗前,試驗人員應視試(shì)驗實施的具體需要向業主、設計、施工和監理等有關方麵搜集相關技術資料(liào)。包括:設計圖紙(zhǐ)、計算書、變更設(shè)計和作為設計依據的有(yǒu)關技術資料等;施工和監理日誌、材料(liào)性能試驗報告(gào)、施工(gōng)觀測記錄、隱蔽工程(chéng)驗收記錄、各分項或分部工程驗收報告、工程質量事(shì)故檢查及其處理情況等。
2.2 試驗成果分析與(yǔ)評(píng)定依據橋梁結構荷載試驗項目,通過試驗成果得出最後的技術結論,對試驗結構作出科學的評價,同時根據存在的問題,提出改進(jìn)設計或者加強維修養護方麵的建議,是(shì)進行橋梁荷載試驗的直接目的。試(shì)驗評價的兩個方麵包(bāo)括將實測值與相應的理論計算值進(jìn)行比較說明理(lǐ)論與實踐二者的符合程度,並將控製測點的(de)實測值與規範規定的(de)允許值進行比較,從而說明結(jié)構所處的工(gōng)作狀況,以及從試驗中所發現的新(xīn)問題。然(rán)而,評價(jià)一(yī)個橋的承載能力是否符合(hé)要求,還(hái)有兩個重(chóng)要的指標,裂縫(féng)是(shì)評價混凝土結構承載(zǎi)能力及其耐久性的主要標(biāo)誌(zhì)之(zhī)一,主要評定受力裂縫的出現和擴展的(de)狀態,試驗荷載(zǎi)作用下裂縫寬度不應超過設計標準的許可值,並且卸載後應閉合到小於容許值(zhí)的(de)1/3。原有其他裂(liè)縫(féng)(施工的(de)、收縮的溫度裂縫),受載後不(bú)應超(chāo)過標準容許寬度。另外,主要控製(zhì)測點的相對殘餘變(biàn)位(或應變)一般(bān)要求(qiú)不大於20% ,當殘餘變位(或應變(biàn))大於20%時,應查明原因。且相對殘餘變位(wèi)(或應變)越小,說明結構越接近彈性工作狀況。若荷載試驗結果不滿足上(shàng)述任何一項條(tiáo)件(jiàn),則應認為橋梁結構不符(fú)合要求,必(bì)須查明原因,並采取適當(dāng)的(de)措施。3 橋梁荷載試(shì)驗難點分析3.1 試(shì)驗控製荷載的確定試驗控製荷載根據與設計作用(或荷(hé)載(zǎi))等級相應的活載效應控製值或有特殊要求的荷載效應(yīng)值確定,以使控製截麵產生(shēng)最不利荷載效應(內力和變形)較大的荷載作為試驗控製荷載。確(què)定試驗荷載大小和加載位置(zhì)采用靜力荷載試驗效(xiào)率η進行控(kòng)製,靜載試驗荷載效率公式如下:
s1——靜載試驗荷載作用下,某一加載試驗項目對(duì)應的加載控製截麵內(nèi)力或變位(wèi)的最(zuì)大計(jì)算(suàn)效應值;s——試(shì)驗控(kòng)製荷載產(chǎn)生的同一加載控製截麵內力或變位的最不(bú)利效應計算值;u——衝擊係數。靜載試驗荷載效率應介於0.80~1.05之間,為了試驗結果的有效性,新建橋梁試驗荷載效率一般控製在0.85~1.05之間,舊橋試(shì)驗荷載效(xiào)率控製在0.8O~1.00之間。3.2 應力(撓(náo)度)校驗係數校(xiào)驗係數η是確定橋梁(liáng)承載能力的一個重要指標。一般要求η≤1。11值越小,橋梁結構(gòu)的安全儲備和承載能力越大。計算公式為:
應(yīng)變計測試結果一般為應變(biàn)值,人們關心的往往是應(yīng)力。對鋼筋混(hún)凝土或預應力混凝土(tǔ)結構來說(shuō),換算成混(hún)凝土應(yīng)力都有一個實際彈性模量的取值問題,而目前大多數荷載試驗均取用規範給出的混凝土彈性模量(liàng),有時直(zhí)接以應變作為衡量指標。4 工程實例某橋(qiáo)橋跨結構為(wéi)6×20m簡支轉連續(xù)箱梁(liáng),橋寬為(0.65+10.95+0.65)m,該橋設計為雙車道,橫(héng)橋向由4片主梁組成,整體(tǐ)化現澆混凝土厚10cm,瀝(lì)青混凝土橋麵鋪裝厚9em。橋梁下部結構采用肋板台、柱式墩(dūn)、擴大基礎。該橋於O7年建成,設計荷載為(wéi)公路一I級,預製箱梁混(hún)凝土設計標號為C50,橋梁總體布置(zhì)圖如圖(tú)1:
橋梁表觀病害檢查主要針對承重構件的開裂和損壞(huài)狀況,經檢查(chá)發現預製梁(liáng)總體表觀狀況良好,表麵平滑,無顯著受力裂縫。本次靜力試驗荷載就某一加載試驗項目而言,其所需加載車輛(liàng)的數量,是根據設計標準活荷(hé)載產生的該試驗項目如內力(lì)、位移等的最不利效應值按下式所定原則等效換算而得,由於(yú)該橋屬於新橋,加載效率取值偏大:
測試結果如表2、表3所(suǒ)示,這裏僅(jǐn)給出個別梁個別測點的(de)測試結果,實(shí)測值均(jun1)小於計算值,說(shuō)明結構現有承載能力和剛度能夠滿足公路I級荷(hé)載等級的要求。
各工況試驗殘餘變(biàn)形較小,相對殘餘應變在20% 以內,卸載後各測(cè)點讀(dú)數大多能(néng)回零,表明結構仍處於彈性工作狀態。在試驗荷載作用下未觀察到新裂縫開展。5 結語(yǔ)橋梁靜力荷載試驗是檢驗橋梁結構工作狀態或實際承載能力(lì)的一種試驗手段,本文(wén)結合(hé)實(shí)際提出了荷載試驗實施中容易被忽視的重點和試驗過程中的工作難點,並加以(yǐ)分析,為其他橋梁的荷載試驗(yàn)工作提供參考借鑒,從而(ér)達到更好的荷載試驗效果。