基于梁格法的橋梁荷載試驗(yàn)研究

黃旭旭

摘? 要：為了及時發(fā)現(xiàn)橋梁結(jié)構(gòu)存在的問題，確保其承載性能、穩(wěn)定性等滿足使用要求，或者對現(xiàn)有橋梁結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀進(jìn)行有效評估，離不開有效評估方法與手段的應(yīng)用。文章以梁格法為研究對象，基于工作實(shí)踐重點(diǎn)探討了其在橋梁荷載試驗(yàn)中的應(yīng)用機(jī)理、流程與要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：梁格法;橋梁荷載試驗(yàn);應(yīng)用

中圖分類號：U446 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）33-0064-02

Abstract： In order to find the problems of bridge structure in time， ensure its bearing performance and stability can meet the use requirements， or effectively evaluate the current situation of bridge structure， the application of effective evaluation methods and means is indispensable. This paper takes grillage method as the research object and focuses on its application mechanism， process and key points in bridge load test based on working practice.

Keywords： grillage method; bridge load test; application

隨著我國交通運(yùn)輸事業(yè)的蓬勃發(fā)展，已建與在建的橋梁工程項(xiàng)目不斷增多，其運(yùn)行安全性與重要性日益凸顯。為了對已建或新建橋梁工程的質(zhì)量進(jìn)行評定與檢驗(yàn)，就必須要采取切實(shí)可行的荷載試驗(yàn)。其中梁格法是當(dāng)前檢測橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與承載性等方面中非常常用的一種試驗(yàn)檢測方法，尤其適用于上部橋梁結(jié)構(gòu)質(zhì)檢，投入成本相對較低，并且非常便于使用。

1 橋梁荷載試驗(yàn)中梁格法的應(yīng)用機(jī)理及作用

所謂的梁格法，是采用一個等效梁格來對上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬，將分散在箱梁、梁式或板式等不同結(jié)構(gòu)類型當(dāng)中的每一區(qū)段之內(nèi)的相應(yīng)抗扭剛度與彎曲剛度等使用性能集中在最鄰近的等效梁格之內(nèi)，實(shí)際結(jié)構(gòu)的縱向剛度和橫向剛度則可以分別集中在縱向梁格構(gòu)件之中和橫向梁格構(gòu)件之中。從這個角度來講，梁格法主要是運(yùn)用了等效理論與原則，具體表現(xiàn)如下：針對原型結(jié)構(gòu)而言，在構(gòu)建等效的梁格承受同種荷載作用條件下會表現(xiàn)為恒等的撓曲，所以針對任何一個梁格之中的扭矩、剪力與彎矩等都可以相應(yīng)地等價(jià)于所構(gòu)建梁格所代表實(shí)際結(jié)構(gòu)的部分內(nèi)力。如此一來，即可實(shí)現(xiàn)利用梁格法完成荷載試驗(yàn)檢測的目標(biāo)。

同理，在橋梁結(jié)構(gòu)質(zhì)量檢測實(shí)踐中，同樣可以采用梁格法對橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強(qiáng)度、承載性與剛度等性能進(jìn)行檢測，對確保橋梁結(jié)構(gòu)質(zhì)量具有非常重要的檢測價(jià)值。比如，通過有效地運(yùn)用梁格法開展橋梁荷載試驗(yàn)，可以對試驗(yàn)荷載作用下橋梁結(jié)構(gòu)的控制截面撓度與應(yīng)力進(jìn)行有效地測定，將它們同相應(yīng)的理論計(jì)算值進(jìn)行比較分析之后，可以更加準(zhǔn)確地評價(jià)當(dāng)時橋梁結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)與使用性能;針對關(guān)鍵部位的受載變形（變位）、應(yīng)變（應(yīng)力）等進(jìn)行分析，并綜合分析結(jié)構(gòu)的使用功能或者本身性能是否滿足有關(guān)的設(shè)計(jì)要求和規(guī)定進(jìn)行仔細(xì)、全面地測評，進(jìn)而可以為后續(xù)橋梁工程的運(yùn)營提供一些必要的技術(shù)依據(jù)，同時也可以為后續(xù)橋梁的使用維護(hù)及運(yùn)營管理提供最原始的資料。

2 橋梁荷載試驗(yàn)中梁格法的應(yīng)用流程及要點(diǎn)

2.1 科學(xué)劃分梁格網(wǎng)格

在橋梁荷載試驗(yàn)中運(yùn)用梁格法期間，可以首先借助剛度等效原則來科學(xué)劃分梁格，具體可以結(jié)合結(jié)構(gòu)形式以及布筋方向進(jìn)行科學(xué)確定。在劃分梁格網(wǎng)格期間，為了確保后續(xù)梁格法的應(yīng)用質(zhì)量，必須要提前明確其基本的劃分原則，具體如下：

（1）在設(shè)置縱向梁格期間，一般需要同腹板、T梁、空心板梁與小箱梁等一些原型縱向構(gòu)件進(jìn)行重合，且不同的縱梁中性軸位置同樣需要保持良好的一致性，避免因?yàn)橹行暂S位置本身存在高差問題而使縱向結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了附加彎矩，進(jìn)而可能會因?yàn)楦骺v梁出現(xiàn)了不等的縱梁彎曲變形而使得整個橋梁上部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了不連續(xù)的變形問題。

（2）在設(shè)置橫向梁格期間，需要結(jié)合橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況進(jìn)行科學(xué)確定。比如，在橫隔板處設(shè)置橫向梁格期間，要保持橫隔板中心和橫向構(gòu)件之間保持重合;其他部位則需要相應(yīng)地設(shè)置橫向虛擬梁格，保證相應(yīng)的設(shè)置間距控制在縱向梁格間距之內(nèi)，一般要小于1/4反彎點(diǎn)之間距離，每跨通常需要相應(yīng)地劃分為4～6段，必要的時候還可以劃分成更多段來確保整個橫向梁格劃分的科學(xué)性與合理性，增加其整體的精度，這主要是由于更加密集的網(wǎng)格分布方式可以增加結(jié)構(gòu)的整體連續(xù)性。

（3）基于斜交梁格本身的受力特性可知，在劃分斜交橋梁期間要盡可能地保持其同結(jié)構(gòu)配筋以及力的作用方向保持良好一致性。如果斜交角本身小于20°，那么適宜采用圖1（a）所示的斜交網(wǎng)格;在橋面本身比較窄且具有比較大的斜交角期間，劃分的梁格要盡可能地同圖1（b）所示的設(shè)計(jì)強(qiáng)度線之間保持良好的平行性;在橋面的寬度比跨度更大的時候，適宜采用圖1（c）所示的梁格劃分方式，保持可以更好地利用劃分的梁格來開展荷載試驗(yàn)，為后續(xù)荷載試驗(yàn)有效開展做好鋪墊。

2.2 明確荷載試驗(yàn)加載方式

在確定橋梁結(jié)構(gòu)形式及類別的基礎(chǔ)上，為了可以順利地開展荷載試驗(yàn)，有必要提前明確荷載試驗(yàn)的基本加載方式。而在確定荷載試驗(yàn)加載位置與工況荷載的過程中，一般可以采取荷載試驗(yàn)效率開展有效確定與控制，具體的荷載試驗(yàn)效率依據(jù)具體的計(jì)算公式進(jìn)行確定，力求可以對橋梁主結(jié)構(gòu)本身的受力變形狀態(tài)與工程質(zhì)量是否滿足相應(yīng)的設(shè)計(jì)要求與規(guī)定進(jìn)行充分評價(jià)，相應(yīng)的荷載試驗(yàn)效率計(jì)算公式如下：