荷載試驗(yàn)在下承式系桿拱橋橋梁檢測(cè)中的應(yīng)用

徐列能

【摘 ?要】我國(guó)近年來(lái)公路交通事業(yè)發(fā)展快速，各色橋梁瘋速建設(shè)并投入使用，已成為橋梁大國(guó)。本文闡述了荷載試驗(yàn)的含義、目的、內(nèi)容及過(guò)程，結(jié)合對(duì)洛陽(yáng)市某3跨下承式系桿拱橋靜載試驗(yàn)成果進(jìn)行分析，從而客觀而準(zhǔn)確的評(píng)定上部結(jié)構(gòu)是否滿足原設(shè)計(jì)荷載的正常使用要求，并探討荷載試驗(yàn)在下承式系桿拱橋中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】荷載試驗(yàn);系桿拱;橋梁檢測(cè);應(yīng)用

引言

近年來(lái)隨著橋梁的使用荷載增加、周邊環(huán)境的變化、設(shè)計(jì)的缺陷和施工質(zhì)量缺陷等作用，橋梁性能逐漸降低，其中部分橋梁適用性不足，已不滿足日常使用要求，甚至出現(xiàn)重大事故。橋梁性能、承載能力和適應(yīng)性等問題，已被世界各國(guó)所重視。為了橋梁運(yùn)營(yíng)中的安全，通過(guò)對(duì)橋梁進(jìn)行試驗(yàn)，為后續(xù)橋梁養(yǎng)護(hù)管理和維修加固提供重要數(shù)據(jù)。

1荷載試驗(yàn)概述

橋梁在投入使用一段時(shí)間后，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行荷載試驗(yàn)。荷載試驗(yàn)是橋梁檢測(cè)中一種科學(xué)、有效、直觀的檢測(cè)方法。通過(guò)對(duì)橋梁各主要控制斷面的應(yīng)變及撓度測(cè)試，分析各控制斷面相應(yīng)校驗(yàn)系數(shù)，客觀判斷結(jié)構(gòu)是否滿足原設(shè)計(jì)要求。

2工程概況

該橋?yàn)橐蛔鶘|西走向的三跨簡(jiǎn)支下承式系桿拱橋，橋梁全長(zhǎng)230.0m，跨徑組合為3×72.0m，矢跨比為1/6，上部結(jié)構(gòu)每跨均由主拱和縱、橫梁+橋面板組成，主拱由2道鋼管混凝土拱肋和2道橫撐及4道風(fēng)撐組成。每榀拱肋各設(shè)有13根吊桿，橋面總寬為22.5m。該橋設(shè)計(jì)荷載等級(jí)為公路-Ⅰ級(jí)。

3主要構(gòu)件編號(hào)說(shuō)明

編號(hào)規(guī)則均由東向西（或由北向南）依次編號(hào)。

4靜載試驗(yàn)

4.1 上部結(jié)構(gòu)基本信息

該橋?yàn)橐蛔鶘|西走向的三跨簡(jiǎn)支下承式系桿拱橋，橋梁全長(zhǎng)230.0m，跨徑組合為3×72.0m，矢跨比為1/6，上部結(jié)構(gòu)每跨由主拱和縱、橫梁+橋面板組成，主拱由2道鋼管混凝土拱肋和2道橫撐及4道風(fēng)撐組成。每榀拱肋各設(shè)有13根吊桿，全橋共有78根吊桿。

4.2 試驗(yàn)測(cè)試截面及測(cè)點(diǎn)布置

4.2.1 試驗(yàn)測(cè)試截面布置

根據(jù)結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)，此次試驗(yàn)測(cè)試截面位置如圖1所示。

1-1斷面（應(yīng)變測(cè)試）：最大負(fù)彎矩?cái)嗝妫ü澳_）

2-2斷面（應(yīng)變及撓度測(cè)試）：1/4L最大正、負(fù)彎矩?cái)嗝妫ㄖ鞴袄撸?/p>

3-3斷面（應(yīng)變及撓度測(cè)試）：最大正彎矩?cái)嗝妫ü绊敚?/p>

4-4斷面（撓度測(cè)試）：3/4L斷面（主拱肋）

5-5斷面（應(yīng)變及撓度測(cè)試）：1/4L最大正、負(fù)彎矩?cái)嗝妫v梁）

6-6斷面（應(yīng)變及撓度測(cè)試）：最大正彎矩?cái)嗝妫v梁）

7-7斷面（撓度測(cè)試）：3/4L斷面（縱梁）

8-8斷面（索力測(cè)試）：索力最大增量

9-9斷面（應(yīng)變及撓度測(cè)試）：最大正彎矩?cái)嗝妫ㄖ袡M梁）

10-10斷面（應(yīng)變及撓度測(cè)試）：最大正彎矩?cái)嗝妫蛎姘澹?/p>

4.2.2 試驗(yàn)應(yīng)變和撓度測(cè)點(diǎn)布置

應(yīng)變測(cè)試采用振弦式應(yīng)變采集儀和振弦式應(yīng)變計(jì)，撓度測(cè)試采用徠卡TS50全站儀小棱鏡，1-1、2-2、3-3、5-5、6-6、9-9和10-10測(cè)試截面應(yīng)變測(cè)點(diǎn)布置示意見圖2。

4.3 試驗(yàn)荷載

本次試驗(yàn)采用6輛三軸貨車作為施加荷載。試驗(yàn)車相關(guān)技術(shù)參數(shù)明細(xì)見表1。

4.4 靜載效率系數(shù)

依據(jù)相關(guān)規(guī)范可知，靜載試驗(yàn)荷載效率系數(shù)宜介于0.95～1.05之間。各控制斷面靜載試驗(yàn)效率見表2。

本次靜載試驗(yàn)上部結(jié)構(gòu)主梁各測(cè)試截面效率在0.95～1.05之間，均滿足規(guī)范規(guī)定的要求。

4.5 試驗(yàn)加載方案

通過(guò)理論計(jì)算得，按最不利布載原則進(jìn)行加載，對(duì)各工況應(yīng)逐車分級(jí)加載。

4.6 試驗(yàn)成果及分析

4.6.1 主梁應(yīng)變實(shí)測(cè)值及校驗(yàn)系數(shù)

在試驗(yàn)荷載作用下，各控制斷面的應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)在0.22～0.66之間，均滿足規(guī)范規(guī)定的校驗(yàn)系數(shù)小于1，表明上部結(jié)構(gòu)當(dāng)前能夠滿足設(shè)計(jì)公路-Ⅰ級(jí)荷載的正常使用要求。

4.6.2 主梁撓度實(shí)測(cè)值及校驗(yàn)系數(shù)

在試驗(yàn)荷載作用下，各控制斷面位移校驗(yàn)系數(shù)在0.42～0.59之間，均滿足規(guī)范規(guī)定的校驗(yàn)系數(shù)不大于1，表明上部結(jié)構(gòu)能夠滿足設(shè)計(jì)公路-Ⅰ級(jí)荷載的正常使用要求。

4.6.3、試驗(yàn)荷載作用下吊桿力實(shí)測(cè)值及校驗(yàn)系數(shù)

在試驗(yàn)荷載作用下，實(shí)測(cè)吊桿力增量校驗(yàn)系數(shù)在0.82～0.88之間，滿足規(guī)范要求。

4.6.4 結(jié)構(gòu)相對(duì)殘余變形

在試驗(yàn)荷載作用下，各控制斷面應(yīng)變相對(duì)殘余變形在0～11.8%之間，撓度相對(duì)殘余變形在0～5.7%之間，均小于規(guī)范規(guī)定的應(yīng)力（應(yīng)變）及撓度相對(duì)殘余變形容許值20.0%，表明上部結(jié)構(gòu)彈性工作狀況良好。

4.7 靜載試驗(yàn)結(jié)論

1、在試驗(yàn)荷載作用下，各控制斷面的應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)在0.22～0.66之間，均滿足規(guī)范規(guī)定的校驗(yàn)系數(shù)小于1，表明上部結(jié)構(gòu)當(dāng)前能夠滿足設(shè)計(jì)公路-Ⅰ級(jí)荷載的正常使用要求。

2、在試驗(yàn)荷載作用下，各控制斷面位移校驗(yàn)系數(shù)在0.42～0.59之間，均滿足規(guī)范規(guī)定的校驗(yàn)系數(shù)不大于1，表明上部結(jié)構(gòu)能夠滿足設(shè)計(jì)公路-Ⅰ級(jí)荷載的正常使用要求。

3、在試驗(yàn)荷載作用下，實(shí)測(cè)吊桿力增量校驗(yàn)系數(shù)在0.82～0.88之間，滿足規(guī)范要求。

4、在試驗(yàn)荷載作用下，各控制斷面應(yīng)變相對(duì)殘余變形在0～11.8%之間，撓度相對(duì)殘余變形在0～5.7%之間，均小于規(guī)范規(guī)定的應(yīng)力（應(yīng)變）及撓度相對(duì)殘余變形容許值20.0%，表明上部結(jié)構(gòu)彈性工作狀況良好。

綜上檢測(cè)結(jié)果可知，該橋上部結(jié)構(gòu)能夠滿足原設(shè)計(jì)公路-Ⅰ級(jí)荷載的正常使用要求。

結(jié)束語(yǔ)

橋梁在運(yùn)營(yíng)一段時(shí)間后，有必要通過(guò)實(shí)橋荷載試驗(yàn)檢測(cè)來(lái)確定橋梁的實(shí)際承載能力，通過(guò)分析試驗(yàn)結(jié)果來(lái)確定是否滿足設(shè)計(jì)要求。荷載試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果可作為評(píng)定工程質(zhì)量的主要資料，橋梁試驗(yàn)檢測(cè)的開展，具有十分重要的意義。

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（作者單位：上海同豐工程咨詢有限公司）