基于挠度的公路桥梁静载试验
孙光明1，李西良2
【摘 要】摘 要:静载试验是对公路桥梁承载能力进行评定的最直接有效的手段，但对于梁体下部空间有限或受其他条件限制时，无法顺利地完成应变片布置等下部工作的，就不得不考虑只在桥梁的上部利用挠度来完成试验。本文结合工程实例与ANSYS有限元模型，来分析基于挠度的公路桥梁静载试验的可靠性。 【期刊名称】南阳理工学院学报 【年(卷),期】2014(006)003 【总页数】4
【关键词】关键词:静载试验;公路桥梁;挠度
0 概述
随着我国交通事业日益发展，交通量迅速增长，车辆载重不断加大，导致现有桥梁部分发生病害，对承载能力和正常使用造成严重影响。面对旧桥的承载力状态评估、维修、改造加固等问题，检测技术和评估方法显得尤为重要［1］。静态性能是结构性能的基本表现，可以通过静态试验响应等方法对桥梁进行结构检测与评定。
桥梁静载试验是根据最不利的位置来布置荷载［2，3］，测试梁体的静力位移、静力应变等参量，从而对结构在荷载作用下的工作性能及使用能力做出评价。但是对于环境条件有限、桥下可操作空间较小的桥梁，无法对其进行完整的静载试验。由于挠度是反映结构受力性能的一个综合性指标，挠度校验系数的大小可以直接反映构件承载能力的好坏，且挠度的测试较为容易操作和实现，因此可通过静载试验的挠度测试，并结合有限元数值仿真分析的方法，快速且准
确地判断出结构的工作性能和运营状况。
1 工程概况
某公路跨铁路立交桥，设计标准为原公路二级，设计荷载为汽－20，验算荷载为挂－100，人群荷载3 kN/m2。该桥及两侧引道设于坡道上，上跨正交于铁路线路，桥面净空为净－7 m+2×1.5 m人行道，孔跨布置为1－16 m，主梁采用6片装配式钢筋混凝土T型梁。
由于该桥使用年限较长，车流量大，致使梁体发生纵向位移，与桥台顶紧，无法自由收缩，梁体与桥台混凝土部分发生溃碎和裂缝等缺陷，现需对其实际的承载能力进行评定。桥梁下方即为铁路线路，桥下净空有限，无法布置应变片、挠度计等作业，故通过在桥面上采用高精度全站仪进行挠度测量，并结合ANSYS软件建立模型仿真分析的方法，对桥梁的承载能力进行评定。
2 试验过程
2.1 理论计算
根据《公路桥梁承载能力检测评定规程》［4］(以下简称为《评定规程》)中的规定，静力荷载试验效率是ηq某一控制截面在试验荷载作用下的计算效应与该截面对应的设计控制效应的比值。对于在用桥梁，其使用荷载变化情况复杂且长期处于各种荷载作用之下，为使荷载试验能充分反映结构的受力特点，一般要求采用较高的荷载试验效率，其取值范围宜介于0.95～1.05之间。计算式为:
式中，Ss:静力荷载作用下，某一加载试验项目对应的加载控制截面内力、应变或变位的最大计算效应值;
S':检算荷载产生的同一加载控制截面内力、应力或变位的最不利效应计算值;
μ:按规范取用的冲击系数; ηq:静力试验荷载效应。
静力荷载试验结构校验系数ζ，是试验荷载作用下测点的实测弹性变位或应变值与相应的理论计算值的比值。计算式为:
式中，Se:试验荷载作用下主要测点的实测弹性变位或应变值; Ss:试验荷载作用下主要测点的理论计算变位或应变值。
相对残余变位或相对残余应变S'p，是测点实测残余变位或残余应变与对应的实测总变位或总应变的比值。计算式为: 式中，Sp:主要测点的实测残余变位或残余应变; St:试验荷载作用下主要测点的实测总变位或总应变。
为了保证试验的有效性，根据各测试截面的内力与挠度影响线，按最不利位置加载，在保证各测试截面试验荷载效率系数达到0.95～1.05的条件下，经过分析计算确定，静力试验荷载拟采用2辆重约350 kN的二轴载重汽车，前轴平均重100 kN，后轴平均重250 kN，车辆前后轴距为4 m。 2.2 截面布置
试验加载位置与加载工况的确定依据原则:(1)尽可能用最少的加载车辆达到最大的试验荷载效率;
(2)在满足试验荷载效率以及能够达到试验目的前提下，对加载工况进行简化、合并;
(3)每一加载工况依据控制检验项目设置，同时兼顾其他检验项目。
按照桥梁试验检测的有关规定，结合桥梁现场实际情况，本次静载试验测试截面为:桥跨1/4截面位置和1/2最大正弯矩(挠度)截面。测试项目包括:
基于挠度的公路桥梁静载试验
