跨河人行天橋靜載試驗分析

韋旭東　凌蘭芳

摘要：通過荷載試驗檢測橋梁整體受力性能和承載力是否達到設計文件和規(guī)范要求，評定橋梁運營狀況，為實施橋梁管制、日常監(jiān)測及維修加固提供基礎資料。

關鍵詞：橋梁荷載檢測分析

1 橋梁靜載試驗簡敘

橋梁靜載試驗主要測試橋梁控制截面的應變、撓度和裂縫開展情況。將靜力計算結果與荷載試驗結果進行對比，并結合原施工控制時所獲得的成橋狀態(tài)恒載應力以確定橋梁結構的實際工作狀態(tài)與設計期望值是否相符，可判定結構的施工質(zhì)量、運營安全度，并評估橋梁結構的承載能力。

1.1 應變觀測。首先由計算確定橋梁的控制截面，然后在主梁控制截面處粘貼振弦式應變計或電阻應變片測量其應變。由于混凝土材料自身的離散性及裂縫的影響，混凝土橋梁的應變測試結果可能不太理想。通過實測的應變值和理論建模分析計算值的對比，可得到橋梁結構的強度校驗系數(shù)，該系數(shù)反映了橋梁結構實際強度與設計預計值的偏差程度。

1.2 撓度觀測。用百分表、精密水準儀或全站儀觀測橋梁結構在荷載作用下的變形情況。通過實測變形和理論建模分析的對比，可得到橋梁的結構剛度校驗系數(shù)，它反映了橋梁結構實際剛度與設計預計值的偏差程度。

1.3 裂縫觀測。加載試驗中裂縫觀測重點應放在結構承受拉力較大部位及原有裂縫較長、較寬的部位。

2 工程實體概況

浙江湖州南潯長申線航道上一座人行天橋為跨河跨度62m的系桿拱橋，該橋建于1982年，是某公司員工的人行及自行車通道，由于年代較久，需要對該橋進行靜載試驗分析，才能繼續(xù)使用。該橋全長62m，橋面板寬3.3m，通航凈空為38×5m，主孔跨徑計算跨徑為60米，矢高為12m。拱肋采用高1.0m、寬0.5m的工字型斷面，為C40鋼筋混凝土，拱肋軸線為二次拋物線Y=4fX(L-X)/L2；系梁采用高度為1.05m、寬0.5m的矩形梁，為C50預應力砼構件；橋面系分為端橫梁和中橫梁；全橋11根吊桿采用φj15.24預應力鋼絞線，標準強度為1860MPa；共設置3道風撐，風撐采用高0.8m、寬0.4m的工字型斷面；橋面采用水泥混凝土鋪裝，中心厚度為15cm，橫坡通過鋪裝層調(diào)整，下部采用樁基接蓋梁的結構。該橋設計荷載為5kN/m²人群荷載。

3 荷載試驗目的、依據(jù)及內(nèi)容

通過荷載試驗檢測橋梁整體受力性能及承載力是否達到設計文件和規(guī)范要求，評定橋梁運營狀況，為實施橋梁管制、日常監(jiān)測及維修加固提供基礎資料。本次靜載試驗方案是根據(jù)《大跨徑混凝土橋梁試驗方法》(以下簡稱《方法》)和我國現(xiàn)行的《公路橋梁設計規(guī)范》，以及有關的竣工文件和理論分析計算制定的。

4 靜載試驗方法、內(nèi)容與結果

為檢驗該橋的施工質(zhì)量是否符合設計要求，根據(jù)該橋主要試驗目的，我中心根據(jù)現(xiàn)場實際情況，對人行天橋進行靜載試驗，靜載試驗測試項目主要包括以下幾個方面：①拱肋控制截面在試驗荷載下的應力及撓度；②系梁控制截面在試驗荷載下的應力及撓度；③試驗前后梁體的開裂情況調(diào)查。

4.1 截面選擇 利用橋梁結構分析專用程序Midas/Civil對該橋進行結構靜力和動力分析。根據(jù)設計荷載作用下的

彎矩、撓度包絡圖，確定測試截面，各測試截面的具體位置如圖所示。

4.2 測點布置

4.2.1 應力測點 混凝土拱肋、系桿截面應力采用混凝土表面應變計進行測試，主要測試各控制截面的應力分布規(guī)律和受力性能。

4.2.2 位移測點 在拱肋上面放置棱鏡采用全站儀觀測其位移，橋面豎向撓度采用高精度的電子水準儀進行測量。

4.3 加載工況 靜載試驗采用堆沙袋的方式進行加載，使得在試驗荷載作用下結構控制截面的內(nèi)力值和設計正常使用荷載作用下的內(nèi)力值的比值，即荷載試驗效率系數(shù)達到，以滿足試驗規(guī)范要求。試驗過程加載采用分級加載的方式，分4級加載，分別為：25％→50％→75％→100％。

4.4 試驗結論 主橋各控制截面在試驗荷載作用下?lián)隙葘崪y值均小于理論計算值，撓度校驗系數(shù)小于1.0，且基本接近常值下限，表明其整體剛度較大，滿足設計要求。主橋各控制截面在分級試驗荷載作用下?lián)隙茸兓痉暇€性變化趨勢，表明其處于良好的彈性工作狀態(tài)。拱肋和系梁控制截面在試驗荷載作用下應力實測值均小于理論計算值，滿足應力校驗系數(shù)小于1.0，說明結構強度滿足設計要求，在試驗荷載下具有一定安全儲備。在分級加載作用下，控制截面應力變化趨勢基本符合線性關系，說明結構在試驗荷載作用下，結構的受力狀態(tài)基本處于彈性范圍之內(nèi)。在試驗荷載作用下，主橋各測試斷面卸載后其殘余變形量均在《大跨徑混凝土橋梁試驗方法》規(guī)定的20％以內(nèi)，說明結構產(chǎn)生的撓度能夠得到恢復，表明結構處于線彈性工作狀態(tài)。在試驗前后對結構各關鍵部位和控制截面進行了檢查，無明顯可見裂縫產(chǎn)生，表明結構在試驗荷載作用下結構抗裂性基本滿足設計要求。

5 結語

橋梁荷載試驗結果在人行天橋結構承載力評估中具有不可替代的作用，工程上比較通用的方法是采用堆載的方法進行靜載試驗，就目前而言，存在的主要問題是如何更精細、更有效地利用荷載試驗得到的數(shù)據(jù)結果有效地識別結構的損傷和承載力水平狀況，并由此評估結構的可靠度水平和預期壽命，并用以指導結構的維修養(yǎng)護。對于橋梁荷載試驗本身，一些不需要中斷橋梁交通，歷時短的快速檢測試驗方法如環(huán)境脈動激勵試驗也將會進一步得到發(fā)展，以更快速有效地評估橋梁的承載能力。

參考文獻：

[1]JTJ 023-85.公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范[S]．