基于荷載試驗(yàn)下的橋梁檢測

南宏斌，魏清環(huán)

(甘肅路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，甘肅 蘭州 730070)

橋梁是公路貫通的重要紐帶，其使用性能決定著公路交通的通暢與否，也與廣大群眾的生命財(cái)產(chǎn)息息相關(guān)[1]。但是橋梁在多種使用狀態(tài)下，長期受到疲勞荷載，收縮徐變溫度效應(yīng)等引起梁體位移，以及雨雪侵蝕作用導(dǎo)致橋梁上部和下部結(jié)構(gòu)的老化和腐蝕，使結(jié)構(gòu)的承載能力、穩(wěn)定性以及安全性能經(jīng)受不同程度的考驗(yàn)，因此定期對橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測和性能評定具有一定的理論及現(xiàn)實(shí)意義。

1 工程概況

青島新機(jī)場站前立交橋，全長540.48 m，橋面寬18.5 m，橋面布置雙向四車道縱坡度3.4%，橫向坡度1.5%。其結(jié)構(gòu)為單跨 T形簡支梁橋，引橋架空部分共21跨，設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)為汽-20級，掛車-100。

2 荷載試驗(yàn)

2.1 主要目的和內(nèi)容

測試結(jié)構(gòu)主要構(gòu)件在設(shè)計(jì)荷載作用下的受力性能，以此來判斷該橋在實(shí)際工作中的狀態(tài)。

對橋梁做靜載試驗(yàn)來判斷其承載能力，評定使用等級，同時(shí)也是為橋梁在維修加固設(shè)計(jì)和維護(hù)提供一定的依據(jù)。

對橋梁做動載試驗(yàn)，評定橋梁在振動狀態(tài)下的動力性能。

主要對該橋的動靜載試驗(yàn)展開研究。根據(jù)《城市橋梁檢測與評定技術(shù)規(guī)范》(CJJ/T 233—2015)[2]相關(guān)規(guī)定，該橋的主要檢測項(xiàng)目及內(nèi)容如表1所示。

表1 動靜載試驗(yàn)

2.2 靜載試驗(yàn)

本橋?yàn)榛炷罷梁橋，整個(gè)主要受力結(jié)構(gòu)由主梁、橫隔板、橋墩、橋臺和基礎(chǔ)組成。為了能夠真實(shí)地反映梁結(jié)構(gòu)的空間受力狀態(tài)，將采用空間理論和有限元程序midas Civil相結(jié)合的分析方法進(jìn)行靜力分析[3,4]。通過靜力分析來確定梁體的最不利位置處能夠承受的荷載極限以及位移極限。經(jīng)過荷載組合，結(jié)合空間理論計(jì)算和有限元計(jì)算，本試驗(yàn)采用控制荷載等級為汽-20，恒載結(jié)果如表2所示，汽-20結(jié)果如表3所示，以1#、3#、6#梁為例。

表2 恒載結(jié)果對比

表3 汽-20結(jié)果對比

圖1 汽20加載有限元模型

本試驗(yàn)選擇了兩輛25 t渣土車作為加載車輛，備用兩輛相同車型的車輛，選擇第七孔和第八孔作為測試截面，具體布置見圖2、圖3。

圖2 測試截面布置圖

圖3 跨中截面應(yīng)變測點(diǎn)

取第八跨跨中截面做對比，試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

表4 位移理論與實(shí)測對比

如表4和表5所示，校驗(yàn)系數(shù)均小于1，根據(jù)《城市橋梁檢測與評定標(biāo)準(zhǔn)》(CJJ/T 233—2015)相關(guān)規(guī)定，可判定該橋靜力強(qiáng)度滿足控制荷載等級的要求。

表5 應(yīng)力理論與實(shí)測對比

2.3 動載試驗(yàn)

利用脈沖試驗(yàn)和行車余震測試來測試該橋梁的自振頻率、振型和阻尼比。

通過現(xiàn)場的脈沖試驗(yàn)和理論計(jì)算，得到該橋的自振頻率對比如表6所示。

表6 自振頻率理論與實(shí)測對照

通過行車余震來測試該橋的阻尼比，測試結(jié)果如表7所示。

表7 阻尼比實(shí)測值

文獻(xiàn)[5]給出的鋼筋混凝土橋阻尼比經(jīng)驗(yàn)值和阻尼比推薦數(shù)值的平均值為0.032。從表7中數(shù)據(jù)可以看出，阻尼比平均為0.013 1，小于推薦值，結(jié)構(gòu)處于有效狀態(tài)。

3 結(jié) 論

(1)靜載試驗(yàn)顯示，該橋靜力強(qiáng)度滿足控制荷載等級的要求。

(2)通過動載試驗(yàn)得到該橋的自振頻率實(shí)際值和理論值基本相近，且阻尼比小于0.032，該橋的動力特性滿足要求。

綜上所述，利用動靜載試驗(yàn)可以有效地檢測橋梁的工作狀態(tài)，評估其承載能力，明確橋梁現(xiàn)階段真實(shí)存在的問題，對后續(xù)橋梁的養(yǎng)護(hù)提供一定的指導(dǎo)。