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摘要:桥梁荷载试验是针对桥梁结构工作状态做测试的结构试验。它是一种最常用到的基本试验,拥有两种直接测试桥梁荷载试的方法:静载试验和动载试验。
关键词:桥梁 承载能力 静载试验
桥梁荷载试验本来就是对桥梁结构具体的工作状态实时的做测试。所以说来,试验要达到什么样的要求,具体有什么步骤和措施,一般情况下都是得从实际出发,按照具体生产中的要求来制定的[1-2]。桥梁结构的测试中首先就要采取的是由静载和动载试验这两种方法组成的桥梁现场荷载试验[3-4]。绝大部分的桥梁现场试验一般来说都是大多数采用静载试验,然后在必要的似乎辅助性的使用动载试验。
1 荷载试验的目的和意义
桥梁荷载试验的目的主要有三个,具体内容如下:
1.1 对新建桥梁进行鉴定。对新建桥梁进行鉴定的重要性主要是,通过鉴定能够获得新建桥梁的质量评定的数据,使得评定的结果有章可循,继而很好的检验设计理论以及施工质量,而且能够依据此更好的做好桥梁的运营和养护工作。要做好新建桥梁的质量鉴定工作,首先是要你采取实施可行的试验手段测试桥梁的主要质量指标,然后再按照测得相关资料就新建桥梁的质量做出客观的评定。
1.2 对在役桥梁实际承载能力进行鉴定。早些年建成的桥梁因为技术比较落后,它所设计的荷载都不能满足当前交通发展的需求。所以说要从实际情况出发,按照当下交通的需求,采取试验明确桥梁的实际承载能力,然后展开加固改建工作。在这个过程中需要注意到的是,当超重型车辆过桥或结构遭意外损伤等情况的出现仍然要坚持采取试验估算出桥梁的承载力大小。对于那些重要的桥梁,除了在日常运营中要进行维护保养之外,每隔几年都要实施一次全方位的测试鉴定工作。主要是这样的测试具有很重要的意义,因为桥梁处在运行中,难免会遇到雷电风雨,冰霜大雪这样的自然损害以及冲击荷载等相关的人为损害,这些因素都使得桥梁结构会有相当程度的破坏。如此一来就得依靠就受损桥梁所进行鉴定测试来确定桥梁的实际损害程度的大小来实施相应的养护或维修措施。
除此之外,经济越加发达的同时运输量增多,人们出行量加大,这些都大大加重了交通运输事业的压力。交通运输不很要对很大部分的公路的运输等级进行提升,与此同时努力的改建或重建那些线路上的不满足要求的桥梁。只有对既有桥梁做好测试鉴定工作才能够明确桥梁的实际承载能力大小,从制定出既满足经济效益也满足社会效益的相关措施以达到线路桥梁的各项指标。
1.3 验证桥梁结构设计理论和设计方法。通过分析现场试验的实测数据才能验证桥梁结构设计理论和设计方法,促进桥梁工程中的得到各项技术的创新,理论的创新,新材料、新方法的应用实践。
现场荷载试验应按拟订的试验方案进行。一次加载试验一般可以分成三个阶段:准备阶段、荷载试验阶段和试验数据整理阶段。
2 静载试验的准备工作
现场试验准备工作包括两个方面:试验前期准备和现场准备。
2.1 前期准备工作。一般试验的前期准备工作有:收集现场资料、拟订试验方案、配套合适仪器等。
2.2 静载试验现场准备工作。
2.2.1 试验荷载工况的确定。在进行各荷载工况布置时可参照截面内力(或变形)影响线进行,一般设主要工况和附加工况,即跨中最大正弯矩工况、1/4截面最大正弯矩工况和支点最大剪力工况等。
2.2.2 试验荷载等级的确定。首先,控制荷载的确定。试验采用的荷载应与控制荷载尽量相同。当受客观条件所限,采用的试验荷载与控制荷载不一致时,为保证试验效果,一般采用静载试验效率hq进行控制。其次,静载试验效率的确定。静载试验效率为hq值可采用0.8~1.05。每座桥梁的静载试验应根据前期工作的具体情况来确定hq值。一般情况下hq≥0.95。
2.2.3 荷载试验加载设备的选择。①加载设备的选择。采用汽车荷载加载是目前较为常用的一种方法。②加载物重力的称量。可根据不同的加载方法和具体条件选用称重法或综合计算法。③荷载准备。荷载准备工作要有专人负责。并按以下步骤准备:首先,落实车辆型号、数量;其次,车辆过秤。可以用地磅承重,分别称出总重和各轴重,并记录下每辆车的车号、轴距、轮距和轴重指标。
2.2.4 测点布置。①主要测点的布设。在方案上应画出结构简图,注明测点的位置等。②温度测点的布设。选择与大多数测点较接近的部位设置1~2处气温观测点。③测点布置。实桥测点布置按试验方案放样,根据现场情况确定。
2.2.5 其他现场准备。静载试验还有一些其他准备:如画出桥上停车线、格子线,做好保通工作等。
3 现场静载试验
现场荷载试验是整个荷载试验是中心环节,是对试验准备工作的大检查,也是能否使试验取得成功的关键。
3.1 静载试验程序
3.1.1 静载试验初读数。静载试验初读数不是调试阶段的仪器读数,而是指试验开始时仪器的零读数。从初读数开始,整个荷载试验测试系统工作就开始了。
3.1.2 现场试验加载。试验加载应按桥上划定的停车线布置荷载车辆,安排专门人员指挥车辆停靠。
3.1.3 稳定后读数。加载后结构的变形和内力需要有一个稳定过程。
3.1.4 卸载读零。当一个工况试验结束,试验车辆退下桥去,各测点要求读回零值,同样也要有一个稳定过程。现场静载过程中必须时刻关注几个控制点数据的变化情况,一旦发现问题就要重新加载测试。
3.2 静载试验要点
3.2.1 试验观测与记录。①仪表数据的读取与记录。在人工读取千分表、百分表时,应准确、迅速,并记录在专门的表格上,以便于试验资料的后期整理和计算。②加载试验中裂缝的观测。裂缝观测的重点是结构承受拉力较大部位及在役桥梁原有裂缝较长、较宽的部位。在这些部位应对裂缝长度、宽度进行量测,并在混凝土表面描绘出裂缝走向。当加载到最不利荷载及卸载后应全面检查结构裂缝,重点看是否产生了新裂缝,并将最后检查情况填入专门的表格上。 3.2.2 试验加载稳定时间控制。进行主要控制截面最大内力荷载工况加载时,荷载在桥上稳定时间应不少于5min。有些桥梁,因连接较弱或变形缓慢,造成测点观测值稳定时间定为20~30min。
3.2.3 加载过程的监控。加载试验应对整个过程进行监控,特别是结构控制点位移(或应变)和结构薄弱部位,并将监控结果随时汇报给现场指挥人员作为控制加载的依据。随时将控制点实测位移与计算结果比较,如发现实测值超过计算值较多或测点的测值有较大的反常变化,则应暂停加载,待查明原因再决定是否继续加载。
4 试验数据分析
通过静载试验得到的原始数据、文字和图像描述材料是荷载试验最重要的资料。虽然它们是可靠的,但这些原始资料数量庞大,不直观,不能直接用于评定桥梁承载能力,故进行承载能力评定之前必须对它们进行处理、分析,以满足承载能力评定的需要。
4.1 应力、应变的换算。应变片测试结果一般为应变值,而人们往往习惯于应力值。按照公式S=Ee,由应变直接计算主应力。
4.2 变位或应变的计算。
4.3 挠度。挠度是衡量桥梁结构实际刚度的重要指标。具体衡量的指标如下:①试验荷载作用下,各主要控制断面测点挠度的实测值与计算值的比值应不大于1。②由挠度的实测值和试验加载效率外推的各主要控制截面测点的挠度值不超过规范的允许值。
5 在役桥梁静载试验承载能力评估基本理论
为了评定在役桥梁结构整体受力性能,需对桥梁荷载试验结果与理论分析值进行比较,以判断在役桥梁的承载能力。
断面应力的计算值和实测值应列在同一张表内并绘制成图,以便比较。当断面上应力的计算值和试验值之间的差别超出正常允许的误差范围时,应该仔细分析,找出原因。
6 结语
静载试验具有直观、可靠的特点,其他方法不能比拟,但该方法不能代替常规评定方法,只能作为获取信息的手段和分析方法的补充。其原因是该方法规模大,试验费用高,方法难以普及,可能引起结构损伤,影响正常交通。
参考文献:
[1]王钧利.在役桥梁检测、可靠性分析与寿命预测[M].北京:中国水利出版社,2006.
[2]张来勇,李辉,宋书军.预应力混凝土简支梁桥静载试验分析[J].建筑知识(学术刊),2011,12:318-319.
[3]谢开仲,曾倬信,王晓燕.桥梁工程检测技术研究[J].广西大学学报(自然科学版),2003,28(增刊):208-211..
[4]孙昊,王复明,蔡迎春.现役公路桥梁承载能力的试验评估分析[J].华北水利水电学院学报,2006,27(1):8-11.
作者简介:
陈磊河(1976-),男,河南兰考人,硕士,工程师,研究方向为工程管理。
关键词:桥梁 承载能力 静载试验
桥梁荷载试验本来就是对桥梁结构具体的工作状态实时的做测试。所以说来,试验要达到什么样的要求,具体有什么步骤和措施,一般情况下都是得从实际出发,按照具体生产中的要求来制定的[1-2]。桥梁结构的测试中首先就要采取的是由静载和动载试验这两种方法组成的桥梁现场荷载试验[3-4]。绝大部分的桥梁现场试验一般来说都是大多数采用静载试验,然后在必要的似乎辅助性的使用动载试验。
1 荷载试验的目的和意义
桥梁荷载试验的目的主要有三个,具体内容如下:
1.1 对新建桥梁进行鉴定。对新建桥梁进行鉴定的重要性主要是,通过鉴定能够获得新建桥梁的质量评定的数据,使得评定的结果有章可循,继而很好的检验设计理论以及施工质量,而且能够依据此更好的做好桥梁的运营和养护工作。要做好新建桥梁的质量鉴定工作,首先是要你采取实施可行的试验手段测试桥梁的主要质量指标,然后再按照测得相关资料就新建桥梁的质量做出客观的评定。
1.2 对在役桥梁实际承载能力进行鉴定。早些年建成的桥梁因为技术比较落后,它所设计的荷载都不能满足当前交通发展的需求。所以说要从实际情况出发,按照当下交通的需求,采取试验明确桥梁的实际承载能力,然后展开加固改建工作。在这个过程中需要注意到的是,当超重型车辆过桥或结构遭意外损伤等情况的出现仍然要坚持采取试验估算出桥梁的承载力大小。对于那些重要的桥梁,除了在日常运营中要进行维护保养之外,每隔几年都要实施一次全方位的测试鉴定工作。主要是这样的测试具有很重要的意义,因为桥梁处在运行中,难免会遇到雷电风雨,冰霜大雪这样的自然损害以及冲击荷载等相关的人为损害,这些因素都使得桥梁结构会有相当程度的破坏。如此一来就得依靠就受损桥梁所进行鉴定测试来确定桥梁的实际损害程度的大小来实施相应的养护或维修措施。
除此之外,经济越加发达的同时运输量增多,人们出行量加大,这些都大大加重了交通运输事业的压力。交通运输不很要对很大部分的公路的运输等级进行提升,与此同时努力的改建或重建那些线路上的不满足要求的桥梁。只有对既有桥梁做好测试鉴定工作才能够明确桥梁的实际承载能力大小,从制定出既满足经济效益也满足社会效益的相关措施以达到线路桥梁的各项指标。
1.3 验证桥梁结构设计理论和设计方法。通过分析现场试验的实测数据才能验证桥梁结构设计理论和设计方法,促进桥梁工程中的得到各项技术的创新,理论的创新,新材料、新方法的应用实践。
现场荷载试验应按拟订的试验方案进行。一次加载试验一般可以分成三个阶段:准备阶段、荷载试验阶段和试验数据整理阶段。
2 静载试验的准备工作
现场试验准备工作包括两个方面:试验前期准备和现场准备。
2.1 前期准备工作。一般试验的前期准备工作有:收集现场资料、拟订试验方案、配套合适仪器等。
2.2 静载试验现场准备工作。
2.2.1 试验荷载工况的确定。在进行各荷载工况布置时可参照截面内力(或变形)影响线进行,一般设主要工况和附加工况,即跨中最大正弯矩工况、1/4截面最大正弯矩工况和支点最大剪力工况等。
2.2.2 试验荷载等级的确定。首先,控制荷载的确定。试验采用的荷载应与控制荷载尽量相同。当受客观条件所限,采用的试验荷载与控制荷载不一致时,为保证试验效果,一般采用静载试验效率hq进行控制。其次,静载试验效率的确定。静载试验效率为hq值可采用0.8~1.05。每座桥梁的静载试验应根据前期工作的具体情况来确定hq值。一般情况下hq≥0.95。
2.2.3 荷载试验加载设备的选择。①加载设备的选择。采用汽车荷载加载是目前较为常用的一种方法。②加载物重力的称量。可根据不同的加载方法和具体条件选用称重法或综合计算法。③荷载准备。荷载准备工作要有专人负责。并按以下步骤准备:首先,落实车辆型号、数量;其次,车辆过秤。可以用地磅承重,分别称出总重和各轴重,并记录下每辆车的车号、轴距、轮距和轴重指标。
2.2.4 测点布置。①主要测点的布设。在方案上应画出结构简图,注明测点的位置等。②温度测点的布设。选择与大多数测点较接近的部位设置1~2处气温观测点。③测点布置。实桥测点布置按试验方案放样,根据现场情况确定。
2.2.5 其他现场准备。静载试验还有一些其他准备:如画出桥上停车线、格子线,做好保通工作等。
3 现场静载试验
现场荷载试验是整个荷载试验是中心环节,是对试验准备工作的大检查,也是能否使试验取得成功的关键。
3.1 静载试验程序
3.1.1 静载试验初读数。静载试验初读数不是调试阶段的仪器读数,而是指试验开始时仪器的零读数。从初读数开始,整个荷载试验测试系统工作就开始了。
3.1.2 现场试验加载。试验加载应按桥上划定的停车线布置荷载车辆,安排专门人员指挥车辆停靠。
3.1.3 稳定后读数。加载后结构的变形和内力需要有一个稳定过程。
3.1.4 卸载读零。当一个工况试验结束,试验车辆退下桥去,各测点要求读回零值,同样也要有一个稳定过程。现场静载过程中必须时刻关注几个控制点数据的变化情况,一旦发现问题就要重新加载测试。
3.2 静载试验要点
3.2.1 试验观测与记录。①仪表数据的读取与记录。在人工读取千分表、百分表时,应准确、迅速,并记录在专门的表格上,以便于试验资料的后期整理和计算。②加载试验中裂缝的观测。裂缝观测的重点是结构承受拉力较大部位及在役桥梁原有裂缝较长、较宽的部位。在这些部位应对裂缝长度、宽度进行量测,并在混凝土表面描绘出裂缝走向。当加载到最不利荷载及卸载后应全面检查结构裂缝,重点看是否产生了新裂缝,并将最后检查情况填入专门的表格上。 3.2.2 试验加载稳定时间控制。进行主要控制截面最大内力荷载工况加载时,荷载在桥上稳定时间应不少于5min。有些桥梁,因连接较弱或变形缓慢,造成测点观测值稳定时间定为20~30min。
3.2.3 加载过程的监控。加载试验应对整个过程进行监控,特别是结构控制点位移(或应变)和结构薄弱部位,并将监控结果随时汇报给现场指挥人员作为控制加载的依据。随时将控制点实测位移与计算结果比较,如发现实测值超过计算值较多或测点的测值有较大的反常变化,则应暂停加载,待查明原因再决定是否继续加载。
4 试验数据分析
通过静载试验得到的原始数据、文字和图像描述材料是荷载试验最重要的资料。虽然它们是可靠的,但这些原始资料数量庞大,不直观,不能直接用于评定桥梁承载能力,故进行承载能力评定之前必须对它们进行处理、分析,以满足承载能力评定的需要。
4.1 应力、应变的换算。应变片测试结果一般为应变值,而人们往往习惯于应力值。按照公式S=Ee,由应变直接计算主应力。
4.2 变位或应变的计算。
4.3 挠度。挠度是衡量桥梁结构实际刚度的重要指标。具体衡量的指标如下:①试验荷载作用下,各主要控制断面测点挠度的实测值与计算值的比值应不大于1。②由挠度的实测值和试验加载效率外推的各主要控制截面测点的挠度值不超过规范的允许值。
5 在役桥梁静载试验承载能力评估基本理论
为了评定在役桥梁结构整体受力性能,需对桥梁荷载试验结果与理论分析值进行比较,以判断在役桥梁的承载能力。
断面应力的计算值和实测值应列在同一张表内并绘制成图,以便比较。当断面上应力的计算值和试验值之间的差别超出正常允许的误差范围时,应该仔细分析,找出原因。
6 结语
静载试验具有直观、可靠的特点,其他方法不能比拟,但该方法不能代替常规评定方法,只能作为获取信息的手段和分析方法的补充。其原因是该方法规模大,试验费用高,方法难以普及,可能引起结构损伤,影响正常交通。
参考文献:
[1]王钧利.在役桥梁检测、可靠性分析与寿命预测[M].北京:中国水利出版社,2006.
[2]张来勇,李辉,宋书军.预应力混凝土简支梁桥静载试验分析[J].建筑知识(学术刊),2011,12:318-319.
[3]谢开仲,曾倬信,王晓燕.桥梁工程检测技术研究[J].广西大学学报(自然科学版),2003,28(增刊):208-211..
[4]孙昊,王复明,蔡迎春.现役公路桥梁承载能力的试验评估分析[J].华北水利水电学院学报,2006,27(1):8-11.
作者简介:
陈磊河(1976-),男,河南兰考人,硕士,工程师,研究方向为工程管理。