市政钢箱梁桥荷载试验技术初探

市政钢箱梁桥荷载试验技术初探

王成保

王成保

（中铁十六局集团第四工程有限公司，北京，怀柔，101400）

【摘要】对新建桥梁进行现场荷载试验是检验桥梁施工质量和验证设计合理性的最直接的手段，由于新建桥梁在荷载试验之前未承担交通活载的作用，因此，通常在进行混凝土桥梁荷载试验之前要进行预压以消除桥梁的部分塑性变形。但对于钢桥则可以直接进行加载试验，通过一座实桥的试验结果表明钢桥即使不进行预压其残余变形也很小，符合试验规程要求。

钢桥由于自重轻、拼装方便、可以进行全工厂或半工厂化生产，现场架设方便、施工速度快等优点在很多跨越繁忙既有线路的高架桥上常采用，尤其是城市立交桥采用的更加普遍，其适用曲线桥梁的条件比混凝土桥梁更广。为了确保桥梁运营后的安全和收集桥梁的初始资料，在新桥通车前常要进行荷载试验以检验其受力性能，对于采用不同材料的桥梁而言其试验过程大致相同，对于某些特殊材料桥梁又有其特殊之处。

【关键词】钢箱梁；静载试验

1．桥梁荷载试验基本程序

静载实验是检验桥梁施工质量以及设计最有效，最直接的方法之一。由于新建桥梁在荷载试验之前未承担交通活载的作用，因此通常在进行混凝土桥梁荷载试验之前要进行预压以消除桥梁的部分塑性变形。但对于钢桥则可以直接进行加载试验，其目的是了解桥梁在试验荷载下的实际工作状态，从而判断桥梁结构的承载能力。在委托方下达荷载试验委托书或合同后首先要进行收集资料并进行现场勘察，主要是为了了解桥梁的一些基本信息，以便于试验方案的设计。在收集资料并进行现场勘测后，通过建立实体钢箱梁桥模型对其进行理论上的分析，制定好荷载的实验方案，确定所要加载的荷载大小、加载位置、试验桥跨、实验组织以及控制截面等内容。通过测量控制截面的应力以及控制截面的变形得出钢箱梁桥在实际情况下的实验数据，同时与建立模型所得到的期望数据进行对比，得到桥梁在真实情况下的性能，基本试验程序如下图1。

图1荷载试验基本流程

在上述流程图中每个环节都是不可或缺的，缺少其中环节的话轻则影响试验进度，严重的可能会造成试验人员伤亡的严重事故。尤其是现场的交通组织和试验人员组织涉及到安全，对于加载方式的选择要做到即能够反映结构受力又能方便试验加载人员，有条件的情况下尽量采用慢速加载方式。以下将结合一座实桥介绍钢箱梁桥梁试验程序和结果。

静载试验效率是通过测量所得到色数据与理论数据分析所得到的，ηq的范围为0.08到1.05之间。通过使控制截面的受力和变形达到最不利情况，为了使静载实验效率ηq达到最大值，控制加载的位置和加载的大小。在静载实验效率ηq中：

St—施加荷载作用下的最大计算效应值

Sd—在设计荷载作用下对应的最不利计算效应值

μ—冲击系数

在确定荷载实验方案时，通过有限元分析软件，一般选用ANSYS或者MidasCivil建立有限元模型对桥梁进行有限元静载分析获得各控制截面在最不利荷载作用下的分析结果。试验采用试验汽车来模拟实验荷载，其中试验汽车采用轮距、轴重、轮压来进行模拟，对每辆加载汽车在实验进行前对其进行配重和编号。

2．工况概况及试验桥跨的选定

本工程主线桥和匝道桥为连续钢箱梁，主线跨径分别为(27.94+2×33)m+(4×33)m+(30+33+30)m+(2×30+33+2×30)m，桥梁总长438.94m，桥幅宽16.5m。钢箱梁结构梁高1.8m，A匝道跨径为3×33m，桥梁总长度99m，桥幅宽8.5m。B匝道跨径分别为(31.37+2×23+35+30)m，(3×33)m、(3×33)m，桥梁总长340.37m，桥幅宽8.5m。设计荷载为城市－A级，人群3.5kN/m2。主线桥试验跨及匝道桥试验跨布置及跨中截面如图2所示。

主线桥横截面B匝道横截面

图2试验跨桥梁总体布置与横断面图

由于篇幅所限，在此仅介绍匝道桥的试验跨的选定，通过现场踏勘发现靠近桥台一联的三跨钢箱梁梁底距离底面高度1m～2.8m之间，由于三跨均为等截面且跨径相等，因此受力情况相同，但是相对于其它跨径而言该处便于检测人员工作，因此最后选择了第1、2跨试验。采用静态电阻应变仪对试验跨跨中截面和支点截面的应变进行观测，各工况下箱梁应变理论值与实测值对比。

3．荷载试验过程及结果

3.1试验前的桥梁检查

确定试验桥跨后对桥梁进行了必要的试验前期工作，主要为

1）包括试验跨主梁钢结构表观检查；

2）桥面系的检查：包括桥面铺装质量现状、防撞墙现状、排水系统等检查；

3）其他附属设施检查；

4．结论

通过上述试验数据分析得出如下结论：

（1）荷载效率系数在0.80～1.05范围内，表明该桥刚度符合相关规范要求，具有一定的安全储备。

（2）从实桥试验可以看出钢桥在没有进行预压的情况下其残余变形也很小，除个别点异常外，基本都在5％以内。在以后类似桥梁荷载试验时可不进行荷载预压工作，但对应变测点的测试元件要进行稳定测试，防止其数据漂移。

参考文献：

[1]谌润水，胡钊芳.《公路桥梁荷载试验》人民交通出版社2003.11

[2]中华人民共和国交通部标准:《公路工程技术标准》JTGB01-2003

[3]中华人民共和国交通部标准:《公路工程质量检验评定标准》JTGF80/1-2004

[4]大跨度混凝土桥梁的试验方法（试行），1982年

[5]《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)，人民交通出版社，2014年

[6]《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004)，人民交通出版社，2004年

[7]《公路桥涵施工技术规范》(JTG/TF50-2011)人民交通出版社，2011年

[8]《城市桥梁工程施工与质量验收规范》CJJ2-2008

[9]《城市桥梁设计规范》CJJ11-2011

作者简介：

王成保(1981年--男)本科学历，土木工程专业，计统部长，工程师