市政桥梁荷载试验检测分析

０Ｉ　ｌ｜１　警ｌｌｌ　。　牛国军　陈　芳　（东华理工学院测量系）（安徽理工大学地球与环境学院）　【摘要】通过荷载试验检测桥梁整体受力性能和承载力是否达到设计文件和规范要求，评定桥梁运营状况，为实施桥　梁管制、日常监测及维修加固提供基础资料。　【关键词】桥梁荷载检测分析　Ａｎａｌｙｓｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｌｏａｄ　ｔｅｓｔ　ｏｆ　ｂｒｉｄｇｅ　Ｎ｜Ｕ　Ｇｕｏ－ｊｕｎ、　ＣＨＥＮ　Ｆａｎｇ２　（１．Ｄｅｐｔ．（　Ｓｕｒｖｅｙ，Ｅｃｔ￣ｔ　Ｃｈｉｎａ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；２．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｅａｒｔｈ　Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，Ａ　ｎｈｕｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｓｔａｎｄａｒｄ　ａｎｄ　ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ　ｆｉｌｅ，ｐｒｅｌｏａｄ　ｓｔｒｅｓｓ　ｏｆ　ｓｔｅｅｌ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ’ｂｅａｍ　ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ｃｈｅｃｋｅｄ　ｂｙ　ｌｏａｄ—ｃａｒｒｙｉｎｇ　ａｂｉｌｉｔｙ，ｔｈｅ　ｒｕｎｎｉｎｇ　ｓｔａｔｅ　ｏｆ　ｂｒｉｄｇｅ　ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ａｎａｌｙｚｅｄ，ｔｈｅ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｃａｎ　ｂｅ　ｐｒｏｖｉｄｅｄ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，ｄａｉｌｙ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ａｎｄ　ｒｅｐａｉｉｒｎｇ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｂｒｉｄｇｅ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ　ｂｒｉｄｇｅ，ｌｏａｄ，ａｎａｌｙｓｅｓ　ｏｆ　ｔｅｓｔ　１工程概况　（２）技术标；隹　（１）结构设计　①设计行车速度：６０ｋｍ／ｈ：　东莞松山湖南湖桥，引桥４ｘ３０＋５ｘ３０＝２７０　ｍ，主　②车道布置：全桥双幅布置，每幅三个车道；　跨五跨一联：３０＋３ｘ４５＋３０＝１９５　ｍ，上下行双向布　③设计坡度：坡度＜３％，桥面横坡２％；　置，上下行间距７．０ｍ。上部构造采用预应力变截面　④设计荷载：城一Ａ级：　连续箱梁单箱双室截面，垂直腹板，单箱顶宽ｌ７．５　⑤满布人群：３．５ｋＮ／ｍｍ；　ｍ，底板宽１２　ｍ，两侧挑臂各２．７５　ｍ，跨中及梁端部　⑥按抗震设防烈度７度设计。　高为１．６　ｍ，中跨支座处梁高为２．４　ｍ，其间采用二　２荷载试验目的、依据及内容　次抛物线变化；腹板支座处宽８０ｃｍ，跨中处宽　通过荷载试验检测桥梁整体受力性能及承载力　５０ｃｍ，三个腹板尺寸相同：底板支座处厚度为４０ｃｍ，　是否达到设计文件和规范要求，评定桥梁运营状况，　跨中处厚度２５ｃｍ，采用线性变化。箱梁顶面设２％单　向横坡，采取箱梁刚性扭转形成。箱梁每室设置一个　一　为实施桥梁管制、日常监测及维修加固提供基础资　料。　检修预留孔。箱梁采用纵向预应力体系，腹板预应力　本次静、动载试验方案是根据《大跨径混凝土桥　钢束采用竖弯布置，第一施工段采用双向张拉，其它　梁试验方法》（以下简称《方法》）和我国现行的《公　施工段采用连接器连接一端张拉。项板钢束采用直　路桥梁设计规范》，以及有关的竣工文件和理论分析　索，两端张拉，底板索采取设置齿板锚固。主桥下部　计算制定的。　构造采用Ｙ形墩，钻孔灌注桩基础。桥宽ｌ７．５　ｍ，其　２．１静栽试验方法、内容与结果　中车行道净宽１２．０　ｍ，一侧设０．５　ｍ栏杆加４．５　ｍ　（１）试验荷载　人行道，另～侧设０．５　ｍ刚性防撞护栏。桥面铺装采　根据《方法》的要求，桥梁的静载试验按荷载效　用６ｃｍ防水混凝土加５ｃｍ改性沥青玛蹄脂碎石混　率叩来确定试验的最大荷载。静荷载效率叩的计算　合料（ｓＭＡ）。　公式为：　１６（总８Ｏ）　工程质量２００８．Ｎｏ．２（Ａ）　维普资讯 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ｎ＝ｓ￣／ｓｘ８　（４）静载试验结果与理论值的比较分析　式中．ｓ　——试验荷载作用下，检测部位的变形或内　力的计算值；　．ｓ——设计标准荷载作用下，检测部位的变形　或内力的计算值：　６——设计取用的动力系数。　跨中截面挠度静载试验结果与理论值的比较见　表２；跨中截面应变测量值与理论值的比较见表３。　表２跨中截面挠度值的比较（ＩＴｌｌｎ）　测点号　１　２　３　４　５　６　７　８　９　两次试验　读数平均值　０．００　．１．６５　．２．４６　２．０３　０．００　５．００　８　８６　５．１０　０．００　理论值　０．００　１．９８７　．２．９７０　．２．２１６　０．００　５．１９８　９．８４１　５．８７８　０．００　卸载　０．００　．０．５０　．０．３４　０．０８　０．００　．０．９９　．０．５３　．０．１６　０．００　根据竣工文件，按桥梁设计规范计算出在设计标　准荷载作用下，试验桥跨各控制截面的弯矩值，见表１。　本次试验为鉴定性试验，荷载效率取值范围为　０－８～１．０５。试验时采用８台重约３４０ｋＮ和一台重约　１００ｋＮ的汽车作为试验荷载，按等效弯矩等于设计　最大弯矩值进行加载载位布置，计算试验的加载效　率系数见表１。　表１设计、试验值及效率系数　控制截面　中跨中　墩　设计荷载弯矩　试验荷载弯矩　荷载效率　（％）　（ｋＮ・ｍ）　（ｋＮ・ｍ）　表３跨中截面应变值的比较（　）　测点号　试验读数　平均值　６　２７　５３　５３　５３　５３　５３　２７　６　理论值　８　３１　７２　７２　７２　７２　７２　３１　８　卸载　．４　６　．５　７　３　３　８　１　１　９９０５　一１０９１０　９４３７　－９６３０　９５＿３　８８Ｉ３　１　２　３　边跨中　８９７４　８７６９　９７．７　（２）测点布置、观测方法和试验结果　４　５　６　７　８　９　①变形观测。沿检测桥跨的两侧，按Ｌ／４、跨中、　３Ｌ／４、支点布置挠度测点，全联布置１８个测点。采用　电子精密水准仪测量荷载作用的挠度。　②应力（应变）观测。根据《方法》的规定，在跨　中截面、墩支点截面各布置９个测点，全联共布设应　变测点２７个，采用静态应变采集仪进行测量。　表４东莞松山湖南湖桥主要静载试验结果　内容　理论值　试验值　效率系数　是否满足　（％）　边跨最大正弯矩（ｋＮ・ｍ）　８９７４　边跨跨中挠度（栅）　４．５０　８７６９　４．１９　９７．７　９３　１　规范　③裂缝检查。试验前后对试验跨的控制截面进　行裂缝检查，截面均无裂缝。　（３）试验程序　①将加载汽车过地磅称重后，排列于桥外。　②正式加载前，非工作人员退场，待一切工作安　排就绪，进行预加载，以消除间隙和方便检查各试验　量测仪表读数是否正常。　边跨跨中截面梁底应变　（　）　６３　４７　—９６３０　７４．６　墩最大负弯矩（ｋＮ・ｍ）　一１０９１０　８８．３　墩截面梁底应变（　）　中跨最大正弯矩（ｋＮ．ｍ）　一３０　９９０５　—２４　９４３７　８０．０　９５．３　③预加载车退出至桥外，各试验量测仪表读数　调零，进行第一次空载读数。　中跨跨中挠度（ｍｍ）　中跨跨中截面梁底应变　（　）　１０．７８　７２　８．８６　５３　８２．２　７１６　．子④正式实施检测加载，共三个载位，试验加载跨　中截面分３级进行，墩支点截面加载在跨中载面加　（５）静载试验分析结论　载完成后不卸载，再加２台车，每级汽车荷载驶入指　定的区域就位后，稳定３０ｍｉｎ记录加载后的读数。　桥梁正式加载试验从晚上１０点开始至次日早　晨６点结束，因为晚上试验时间段内气温变化较小，　气温变化对试验数据的影Ⅱ向可忽略不计。　静载试验检测数据表明，该桥在试验荷载作用　下量测控制截面的挠度、应变值均低于理论计算值：　最大挠度处的残余变形和最大应变处的残余应变均　小于２０％；各项指标均满足设计和检测规范要求。本　工程的静载试验结果见表４。　工程质量２００８．Ｎｏ．２（Ａ）　维普资讯 http://www.cqvip.com 质量检测　２．２动载试验方法、内容与结果　表５边跨跨中动载试验结果　（１）试验方法及内容　工况　振动频率　跨中动挠度　动力系数　阻尼比　①利用一辆约１００ｋＮ的汽车，在桥面上分别　（Ｈｚ）　（ｍｍ）　２０ｋｍ／ｈ跑车　２．２６６　０．０２　１．０９７　以２０、３０、４０ｋｍ／ｈ的行驶速度进行跑车和刹车，　３０ｋｍ／ｈ跑车　２．２２７　０．０３　１．１４６　使桥梁受迫振动，量测桥梁的振动频率、振幅和　４０ｋｍ／ｈ跑车　２．２６６　０．０４　１．１９５　阻尼。　２０ｋｍ／ｈ刹车　２．２７７　０．０２　１．０９７　②将一辆约１００ｋＮ的汽车在高约１５ｃｍ的垫木　３０ｋｍ／ｈ刹车　２．２６６　０．０２　１．０９７　上使后轮自由下落对桥梁进行振动，量测桥梁的固　跳车　２．２６６　０．０８　１．３８９　０．０１６６４　有振动频率、振幅和阻尼。　自然脉动（垂直）　２．２６６　③在无载荷作用下，用自然脉动方法测量桥梁　表６中跨跨中动载试验结果　的固有振动频率、振幅和阻尼。　工况　振动频率　跨中动挠度　动力系数　阻尼比　（Ｈｚ）　（ｍｍ）　动态测试的测点沿检测主跨中心线布置２个，　２０ｋｍ／ｈ跑车　２．２６６　０．０５　１．０２２　即在中跨Ｕ２、边跨Ｌ／２位置。桥的振动信号通过国　３０ｋｍ／ｈ跑车　２．２２７　０．０４　１．０１７　家地震局生产的８９１．２型速度传感器予以测量，并　４０ｋｍ／ｈ跑车　２．２６６　０．０９　１．０３９　由手提电脑进行数据采集和记录，然后再通过动态　２０ｋｍ／ｈ刹车　２．２７７　０．０２４　１．０１Ｏ　信号分析软件进行分析，给出大桥动态试验结果。　３０ｋｍ／ｈ刹车　２．２６６　０．０４　１．０１７　数据采集与分析用北京东方振动研究所生产的　跳车　２．２６６　０．１７　１．０７４　０．０１４３８　ＩＮＶ６Ａ采集箱及ＤＡＳＰ软件进行。动载实测结果见　自然脉动（垂直）　２．２６６　表５、表６　３全桥检测结论　（２）动载试验结果与理论计算的比较　（１）试验检测数据计算结果表明，桥梁主体结构　东莞松山湖南湖桥，通过现场实测采集数据，用　可承受其设计荷载汽超．２０和挂．１２０的通行要求。　ＡＮＳＹＳ程序平面杆系模型计算振型，实测值为　（２）荷载试验表明，桥梁在加载过程中，结构的　２．２６６Ｈｚ，理论计算值为２．１８９Ｈｚ，实测值大于计算　应变、挠度满足国家规范的强制性要求。　值，表明实际动刚度大于设计值，各冲击系数均在正　（３）结构实测基频２．２６６Ｈｚ大于理论值２．１８９Ｈｚ，　常范围内。　结构冲击系数符合要求，表明结构动力性能良好。　（上接第１５页）　４结论　的多样性和复杂性，还需进行大量的试验研究以及工　冲击回波法检测混凝土结构厚度和缺陷是一种　程实践探索，以便在今后的工作中得到进一步的应　快速、简便的方法，实用性较强，且检测精度较高。本　用。　文介绍了将冲击回波法应用到地下连续墙的检测中　的可行性，并结合上海某工程地下连续墙厚度与成　参考文献　型质量的检测，详细分析了冲击回波法检测地下连　［１］Ｋｕｍａｒ　Ａ，Ｒａｊ　Ｂ，Ｋａｌｙａｎａｓｕｎｄａｒａｍ　Ｐ，ｅｔ　ａｌ　Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ　续墙的测试结果。结果表明：　ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔａｉｎｍｅｎｔ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ａ　ｐｒｅｓｓｕｒｉｚｅｄ　ｈｅａｖｙ　（１）利用冲击回波法通过测点处的频谱图，可以　ｗａｔｅｒ　ｎｕｃｌｅａｒ　ｒｅａｃｔｏｒ　ｕｓｉｎｇ　ｉｍｐａｃｔ—ｅｃｈｏ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ［Ｊ］．ＮＤＴ＆Ｅ　判断混凝土结构内部缺陷的位置以及混凝土的质量。　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，２００２，３５（４）：２１３－２２０．　（２）冲击回波法检测地下连续墙厚度与成型质　［２］Ｇｏｕｅｙｇｏｕ　Ｍ，Ｐｉｗａｋｏｗｓｋｉ　Ｂ，Ｏｕｌｄ　Ｓ，ｅｔ　ａ１．Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ　ｏｆ　量具有很好的　隹确度，与实际测点处取芯结果较吻　ｂｒｏａｄｂａｎｄ　ｕｌｔｒａｓｏｍｃ　ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ　ｍｅａｓ￣ｅｍｅｎｔｓ　ｉｎ　ｉｎｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ　合，而且具有快速、便捷的特点，是一种值得推广应　ｍｅｄｉａ［Ｊ］．Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓ，２００２，４０（７）：７７—８２．　［３］吴新旋．混凝土无损检测技术手册［Ｍ］．北京：人民交通出　用的混凝土结构无损检测技术。　版社，２００３　（３）冲击回波方法对于测量混凝土结构厚度，特　［４］建筑基桩检测技术规范ＪＧＪ　１０６—２００３［Ｍ］．北京：中国建筑工　别是对于只有一个可测面的情况下，是一种很实用的　业出版社，２００３　技术，而且它的精度较高，但是由于混凝土结构缺陷　［５］陈凡等．基桩质量检测技术［Ｍ］．北京・中国建筑工业出版社，２００３　１８（总８２）　工程质量２００８．Ｎｏ．２（Ａ）