桥梁静载试验下应变和挠度的研究
摘要：随着我国国民经济不断发展，人们的生活水平也不断的提高，我国城市化进程也不断加快，我国对基础设施建设也加大了投入力度，相对应的对桥梁施工安全和质量也提出了更高的要求，在对这些新建和运营中的桥梁开展性能检测时，通常情况下可以通过静载试验的方式，对建筑结构的实际刚度和强度进行检验，以确保桥梁施工符合相关设计和建设要求，也进一步提高桥梁质量、安全。基于此，对桥梁静载试验下应变和扰度展开研究。 关键词：桥梁；静载试验；应变；挠度；研究
随着近几年我国桥梁事业不断的发展，人们对桥梁质量和安全也提出了更高的要求，桥梁检测在桥梁工程健康、持续发展中的重要性也日益凸显。对桥梁进行检测主要是针对新建或者是运营中的桥梁，其检测的内容主要是桥梁受力性能和桥梁的实际承载能力，通过检测判断其修建质量、安全和性能是否满足设计、施工要求[1]。在本文中，结合实际工程案例，对桥梁开展静载试验研究，并详细阐明试验中需要注意的事项，并将试验检测结果作为桥梁验收、后期维护的有效参考依据。 1桥梁静载试验
对桥梁开展静载试验主要是按照预定试验目的和方案，使得静止荷载在制定桥梁的位置发挥作用，并观察桥梁结构是否出现位移、应变、裂缝等问题，然后根据相关规范指标，判定桥梁结构在荷载作用下的实际工作性能。通过对桥梁进行静载试验也可以解决以下问题：（1）检验桥梁结构的设计及实际施工质量，确保其结构的安全、可靠性；（2）对桥梁结构的设计理论和计算方法进行验证，并在此基础上完善和优化；（3）准确掌握新建、运营桥梁结构的实际工作性能[1-2]。 2工程案例 2.1概况分析
某一新建桥梁设计的速度为45km/h，等级为城市干道，荷载为公路-I级，其中该桥梁的上部结构跨径布置为3?30m，整体桥梁分为两幅进行布置，左幅为3?30.57m等截面预应力混凝土现浇连续性箱梁；右幅则为3?28.25m等截面预应力混凝土现浇连续性箱梁，对桥梁的长度设计为92m[2]。此外，桥梁的下部
则采用桩基接盖梁桥台和柱式的桥墩，桥梁的基础则采用钻孔灌注桩，桥梁抬、墩采用径向布置方式。 2.2桥梁检测的内容
对该桥梁开展桥梁静载试验的主要目的在于对桥梁结构的刚度、强度情况进行了解，其开展检测的方式则是通过对桥梁的主梁控制截面在荷载下的应变、应力和挠度进行衡量，以此确定桥梁整体实际的刚度和强度。对该桥梁制定检测方案主要是选取右幅第2、3跨开展静载试验，针对右幅2跨断面、3跨断面分二级加载，针对2跨跨近支点、3跨跨近支点分三级加载[2-3]。 2.3加载位置确定
确定的四个主要控制截面包含了：（1）右幅第2跨截面最大正弯矩、拉应力和最大挠度；（2）右幅第3跨截面最大正弯矩、拉应力和最大挠度；（3）右幅第2跨支点支座截面最大负弯矩、压应力和挠度；（4）右幅第3跨支座截面最大剪应力和最大挠度[3]。 2.4荷载的确定
最后的桥梁加载试验效果主要是由荷载效率系数进行控制，也要求在对基本试验荷载的控制截面选择时，需要确保荷载效应与所设计的荷载效应相契合，可以运用以下静载试验效率系数公式进行表达：
?q=
ss 's?(1??)在这一表达式中，ss主要表示在静力试验荷载的作用下，与加载试验项目相对应的控制截面应力、应变的最大效应值；s'则表示为在设计标准荷载作用下，加载控制截面应力、应变最不利的效应计算值；最后是?代表了按照相关规范选择的冲击系数值。在正常试验条件背景下，?q应当满足（0.95??q?1.05）的条件[3-4]。运用Midas桥梁结构有限元分析软件对桥梁进行建模，并在此基础上开展静载试验分析，模型图如下图1所示：
图1 Midas桥梁计算模型效果图
2.5试验效率系数
在有限元软件辅助下，对不同工况背景下的结构内力、应力和挠度进行计算，并结合桥梁施工实际规范和标准对各容许指标加以验算，判断其是否与结构实际承载能力相契合，最后通过模型得到试验荷载的计算弯矩值及剪力值，发现不同工况下，断面效率系数均处于0.95~1.05之间，与规范要求相契合。 2.6桥梁挠度测点
当对各工况每级加载完成之后，级与级之间间歇30min，并结合现场的实际情况，运用较精密的水准仪和激光挠度仪对各个测试点挠度进行测量，在此基础上也对支座出现的位移、沉降等情况加以关注和记录，直到最后一级加载完成后，对其荷载进行读数，在卸去全部的试验荷载以后等待30min的时间，再读数，并将之作为残余变形[4]。 3试验结果
通过开展静载试验可以得到不同控制截面下测点的应变及挠度的实际测试结果和理论计算值，在下文中选取一种工况条件下取得的试验数据进行对比分析，详细如下表1、表2所示：
表1 某一工况挠度分析表 （mm）
位置
实测值
桥面L/2（左边） 桥面L/2（中间） 桥面L/2(右边)
表2 某一工况应变分析表 （??）
位置
实测值
测点（1-1） 测点（3-3）
4.855 8.776
第一级加载 理论值 6.574 12.032 13.223
校验系数 0.73 0.74 0.65
实测值 11.4 20.021 17.176
第二级加载 理论值 19.023 26.272 26.129
校验系数 0.60 0.75 0.65
第三级加载 残余挠度 1.45 0.33 3.46
相对残余挠度 0.113 0.015 0.176
测点（2-2） 10.289
0.62
0.72
0.82
0.86
1.15
0.72
0.03
0.014
0.56
0.72
0.75
1.30
1.68
0.76
0.02
0.021
0.54
第一级加载 理论值 0.72
校验系数 0.74
实测值 1.12
第二级加载 理论值 1.31
校验系数 0.85
第三级加载 残余挠度 0.01
相对残余挠度 0.009
4讨论
通过对该桥梁开展静载试验，得到了以下结论：（1）试验荷载理论值与实际值相对比，吻合度较高，各效率系数也均处于规定范围之内，契合桥梁开展静载
桥梁静载试验下应变和挠度的研究
