李玉攀
贵州黔通工程技术有限公司
摘 要：文章以拱桥为静载试验检测对象，为了研究桥梁的实际承载力能否达到设计荷载水平，将固定荷载施加在桥梁的关键控制截面，经过加载和卸载后分析桥梁应变、挠度、裂缝等力学参数的变化，并将相应荷载模拟到有限元分析软件中，对比分析现场实测值与计算值，判定其承载力是否满足要求。该分析方法可以为同类桥梁荷载试验提供参考。
关键词：拱桥;静载试验;校验系数;承载能力;有限元模型;
作者简介：李玉攀（1988—）,男,本科,助理工程师,研究方向：桥梁隧道道路试验检测。;
0 引言
公路桥梁是重要的交通基础设施，具有施工周期长和工艺复杂的特点，因此，做好公路桥梁的定期检测，进行技术状况评定及动静载试验，以保证其正常运营尤为重要。桥梁的动、静载试验技术性和系统性极强，可以直接反映桥梁的力学性能，确定桥梁的实际承载力能否达到设计荷载的水平[1]，并为该桥后续运营维护和旧桥改造提供相关数据支撑和理论依据[2]。
1 工程概况
该文以一典型拱桥的试验检测为例，该拱桥工程概况如下：
桥面净宽7 m，采用支架现浇，主拱圈拱轴线m=2.815fo/Lo=1/6，截面高度1.4 m。拱上结构为实体，腹孔为5 m跨径的整体式实心板。下部结构均为重力式墩台。1#台尾左侧接全挖路基，左侧用挡墙与路基衔接。拱座顶以下基础背面必须与基岩贴切，其地基的水平向承载力不得低于1 MPa。
2 桥梁静力荷载试验
2.1 试验内容
该次试验选取拱桥主跨结构，针对该结构特点做以下试验：
(1）采集主拱肋及腹孔简支板的应变值。
(2）主拱肋在荷载作用下的挠度。
(3）裂缝观测。
2.2 试验过程
2.2.1 测试断面及测点布置
此次试验选取了桥梁的主跨结构，结合实际检测目的，共布设了5个静挠度测试断面（I-I～V-V），测试控制截面在试验荷载作用下的挠度。每个断面在桥面上对称布设2个点，共计10个挠度测点。挠度监测点分布见图1～2。应变监测点布置如图3～6所示。
图1 挠度布点示意图（cm) 下载原图
图2 挠度测点桥面布设图 下载原图
图3 应变布点示意图 下载原图
图4 B-B截面应变测点布设图 下载原图
图5 A-A和C-C截面应变测点布设图 下载原图
图6 D-D截面应变测点图 下载原图
2.2.2 静载试验工况确定
根据试验内容及测试断面，全桥共分5个试验工况如表1。
表1 试验工况 下载原图
2.2.3 试验荷载
(1）计算模型。采用Midas/Civil进行计算，设计荷载：汽车-20级，挂车-100，模型如图7所示。
该次静载试验中，拟选装载车作为装载设备，该装载车具有装载运输方便、装卸速度快而且可同时进行试验。加载效率取为0.95≤η≤1.05。按控制截面设计荷载的内力(位移)等效加载，共用重量30 t的载重汽车3辆。加载车辆如图8所示。
(2）试验荷载效率。各控制截面荷载效率如表2所示。
2.2.4 加载过程控制
(1）正式加载试验前，先进行预加载，每一加载时间为15 min。
(2）预加载卸载为零，按计划进行加载。完成加载后待结构恢复后，进入下一工况加载。
2.2.5 静载试验分析
(1）挠度测试。该次试验各工况挠度测试结果汇总如表3。
(2）应变测试。应变测试结果如表4。
(3）裂缝观测。在试验中对控制断面进行了裂缝观测，控制断面未出现裂缝等异常现象，各构件工作状况良好。
图7 有限元计算模型 下载原图
图8 试验采用加载车辆示意图（m) 下载原图
表2 荷载效率明细表 下载原图
表3 各工况挠度测试结果 下载原图
注：挠度方向“-”为向下。
表4 各工况应变测试结果 下载原图
注：(1)拉应力为正，压应力为负；(2)“-”表示测点损坏。
3 试验结论
该桥静载试验荷载效率如表2所示，介于0.95～1.02之间，满足规范要求。各控制截面的应变和挠度实测值均小于计算值，表明主梁的刚度和强度均满足设计要求；卸载后各测试截面的相对残余均小于20%，表明结构处于弹性工作状态。整个加载过程中控制断面未出现裂缝等异常现象，各构件工作状况良好。故该桥的结构刚度和应力状况均符合设计要求[3,4]。
4 结语
该文以拱桥为试验研究对象，通过静载试验，分析桥梁应力、挠度位移、裂缝等力学参数的特性，从而判断桥梁的承载力是否达到规范和设计要求，结果可以作为以后桥梁养护维修的依据，同时该文中的检测数据也可以为同类型桥梁检测分析提供参考依据。
参考文献
[1] 陆建兵.荷载试验在桥梁检测中的应用[J].科技创新与应用, 2021(31):108-111.
[2] 赵天野.桥梁动静载试验及数据分析[J].北方交通,2020(9):30-34.
[3] 别宗霖.动静荷载试验在桥梁检测中的应用[J].交通世界, 2022(8):138-139.
[4] 郑一峰,雷刚.城市桥梁技术状况评定及动静载试验研究[J].甘肃科学学报, 2021(2):101-107 127.
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