荷載試驗(yàn)加載方案設(shè)計(jì)的安全性分析

田俊 唐寶利 賀小軍

摘 ?要：橋梁荷載試驗(yàn)通常是一種非損傷性試驗(yàn)，其在橋梁結(jié)構(gòu)的承載力測試中起著至關(guān)重要的作用。所以我們要做到在整個(gè)試驗(yàn)過程中，橋梁結(jié)構(gòu)是安全的。目前采用加載效率去控制加載是否有效，但是在實(shí)際操作過程當(dāng)中，往往會出現(xiàn)測試截面的加載效率在安全范圍之內(nèi)，其它控制截面會出現(xiàn)加載效率不在規(guī)范要求范圍之內(nèi)。基于這種情況，文章結(jié)合工程實(shí)例，對試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)中的加載方案設(shè)計(jì)進(jìn)行安全分析，在規(guī)范要求范圍內(nèi)，不斷增大某一測試控制截面的加載效率，有些控制截面出現(xiàn)不同程度的超限問題。該結(jié)論能為荷載試驗(yàn)加載方案設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：荷載試驗(yàn);加載效率;控制截面

中圖分類號：U441+.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2019）15-0079-03

Abstract： Bridge load test is usually a kind of non-destructive test， which plays an important role in the bearing capacity test of bridge structure， so we should make the bridge structure safe in the whole test process. At present， the loading efficiency is used to control whether the loading is effective or not， but in the actual operation process， the loading efficiency of the test section is often within the safe range， and the loading efficiency of other control sections is not within the scope required by the specification. Based on this situation， this paper analyzes the safety of the loading scheme design in the test scheme design with an engineering example， and increases the loading efficiency of a certain test control section in the range required by the code. Some control sections have different degrees of overrun problems. This conclusion can provide a reference for the design of load test loading scheme.

Keywords： load test; loading efficiency; control section

橋梁的靜荷載試驗(yàn)通常是一種非損傷性試驗(yàn)，用于檢測某一截面的撓度、應(yīng)力或者應(yīng)變。所以需保證靜荷載試驗(yàn)整個(gè)加載的動態(tài)過程中橋梁結(jié)構(gòu)的安全性，以及制定合理有效的加載方案。從而需保證橋梁每一控制截面產(chǎn)生的相應(yīng)均在安全可控的范圍內(nèi)[1]-[3]。由當(dāng)前研究情況可知，車輛加載動載與靜載試驗(yàn)是工程上較為普遍使用的方法。此方法目前存在的亟待解決的問題是怎樣能夠高效準(zhǔn)確的利用所測試得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)果分析得知橋梁結(jié)構(gòu)的損傷程度以及承受荷載的能力，從而評估橋梁結(jié)構(gòu)的可靠度以及使用壽命，達(dá)到適時(shí)進(jìn)行維護(hù)的目的。就橋梁荷載試驗(yàn)自身來講通常是在不妨礙交通的情況下進(jìn)行的，所需時(shí)間短，方便快捷，以便有效地評估橋梁的承載能力。但是，目前我國很多檢測單位通常是根據(jù)規(guī)范使用車輛進(jìn)行分級加載并通過控制其每一級加載車的荷載量級實(shí)現(xiàn)安全加載從而進(jìn)行橋梁靜載試驗(yàn)的。規(guī)范所指出的加載方式是針對于某一個(gè)控制截面，所以其所謂的安全加載也只是針對于該控制截面。如此，對于只有一個(gè)控制界面的橋梁結(jié)構(gòu)部件采用規(guī)范所給加載方式是完全可行的，但是當(dāng)有兩個(gè)及兩個(gè)以上控制截面時(shí)，該加載方式不能夠保證每一個(gè)控制截面都處于安全狀態(tài)。在拱橋檢測的加載過程中，某一側(cè)拱腳正彎矩加載很大程度上會導(dǎo)致另一側(cè)的負(fù)彎矩超過其承載能力極限狀態(tài)[4]。在不等跨連續(xù)橋梁加載過程，若所采用不合理的加載方式測試其中一個(gè)控制截面將會導(dǎo)致其他控制截面承載超限。

就此而言，為保證加載過程的安全性，只采用分級加載并不能滿足要求，而應(yīng)當(dāng)在分級加載的基礎(chǔ)上對全橋的所有測試截面均進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。當(dāng)測試控制截面采用不同分級加載的情況下，分析其他控制截面是否出現(xiàn)超限的問題。本文結(jié)合工程實(shí)例，以不等跨連續(xù)梁橋?yàn)槔?，在中、邊跨跨徑差距較大時(shí)易產(chǎn)生對主要測試截面進(jìn)行加載而其他截面加載效率超限值的問題進(jìn)行對比分析。

2 控制截面加載效率對比分析

通過對測試截面進(jìn)行加載，看其它控制截面是否超限，把各個(gè)荷載工況下不同加載次數(shù)下加載效率對比分析如圖3所示，并對其進(jìn)行對比分析總結(jié)。

由圖3可知：

（1）當(dāng)中跨跨中截面和L/4為控制截面時(shí)，隨著測設(shè)截面加載效率增加時(shí)，邊跨跨中截面和L/4截面出現(xiàn)超限問題，其他控制截面都處于安全狀態(tài)。其中中跨跨中截面加載時(shí)，當(dāng)η=0.98時(shí)，邊跨跨中截面和L/4截面都超了14%，η=1.03時(shí)，邊跨跨中截面和L/4截面都超了18%;跨中L/4截面加載時(shí)，當(dāng)η=1.05時(shí)，邊跨跨中截面和L/4截面都超了9%。

（2）當(dāng)邊跨跨中截面和L/4為控制截面時(shí)，隨著控制截面加載效率增加時(shí)，中跨跨中截面和L/4截面均出現(xiàn)超限問題，其他控制截面處于安全狀態(tài)。其中邊跨跨中截面加載時(shí)，η=0.97時(shí)，中跨L/4截面超了14%，η=1.03時(shí)，中跨跨中截面和L/4截面分別超了5%和22%;邊跨L/4加載時(shí)，當(dāng)η=0.97時(shí)，中跨L/4截面超了3%，η=1.03時(shí)，中跨L/4截面超了10%。

（3）當(dāng)控制截面處于內(nèi)支點(diǎn)時(shí)，其他控制截面的家在效率會隨處在測試中控制截面加載效率的增加而增加，當(dāng)內(nèi)支點(diǎn)截面加載時(shí)，本身截面的彎矩效應(yīng)是處于安全狀態(tài)，其它控制截面的彎矩效應(yīng)也處于安全狀態(tài)。

3 結(jié)論

本文以三跨連續(xù)梁橋?yàn)槔?，對連續(xù)梁橋的加載方案進(jìn)行分析研究，得到以下結(jié)論：

（1）對于不等跨連續(xù)梁橋進(jìn)行加載方案設(shè)計(jì)時(shí)，當(dāng)測試截面進(jìn)行加載時(shí)，只考慮本身截面的彎矩效應(yīng)是不夠的，同時(shí)還的兼顧其它控制截面的彎矩效應(yīng)。

（2）對測試截面進(jìn)行加載時(shí)，其它測設(shè)截面的加載效率隨著測設(shè)制截面加載效率的增加而增加。

（3）對測試截面進(jìn)行加載時(shí)，除了支點(diǎn)截面，其它截面都出現(xiàn)不同程度的超限問題。

我們在做荷載試驗(yàn)加載方案設(shè)計(jì)時(shí)，只重視考慮測試截面的響應(yīng)是不合理的，同時(shí)要兼顧其它控制截面的響應(yīng)。本文得到的結(jié)論能為橋梁荷載試驗(yàn)加載方案設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]張勁泉.我國公路橋梁承載能力檢測評定技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].公路交通科技，2006（S1）：53-55.

[2]劉思孟，劉國金，周建庭.基于內(nèi)力控制兼顧撓度荷載效率的橋梁荷載試驗(yàn)布載方法研究[J].重慶交通學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，24（1）：16-18.

[3]楊春俠，楊偉軍，張建仁.基于驗(yàn)證荷載法的橋梁荷載試驗(yàn)失效風(fēng)險(xiǎn)分析述[J].長沙交通學(xué)院學(xué)報(bào)，2004，20（2）：25-29.

[4]劉利軍.梁橋靜載試驗(yàn)結(jié)果評定分析[D].西安：長安大學(xué)，2011.

[5]JTG/T J21-2011.公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程[S].北京：中華人民共和國交通運(yùn)輸部.