公路橋梁承載能力試驗與檢測方法

公路橋梁承載能能力試驗與與檢測方法法

1前言言言

1.111公路橋梁梁承承載力試試驗的的目的與與作用用

全國每每每年都有有一大大批結構構新穎穎、雄偉偉壯觀觀、形式式多樣樣的橋梁梁建成成，無論論在橋橋梁單跨跨跨度度、結構構復雜雜程度和和施工工技術難難度方方面，我我國橋橋梁建設設技術術水平已已進入入世界先先進之之列。

隨著科科科學技術術的進進步，橋橋梁結結構的設設計方方法和設設計理理論都有有了根根本性的的變化化，然而而影響響橋梁工工程質質量的許許多不不確定因因素仍仍然存在在，對對于建成成后的的橋梁工工程質質量，人人們更更希望了了解和和掌握其其使用用性能和和效果果。

對那些些些影響較較大、結結構新穎穎、隱隱蔽工程程較多多的橋梁梁進行行全橋實實橋荷荷載試驗驗，是是竣工驗驗收時時對橋梁梁工程程內在質質量進進行評判判時最最直接和和有效效的方法法和手手段。同同時亦亦為設計計理論論、施工工技術術總結積積累經經驗，為為橋梁梁建設的的整體體水平提提高創(chuàng)創(chuàng)造條件件，為為今后橋橋梁的的養(yǎng)護管管理提提供科學學依據(jù)據(jù)。

美國一一一位專家家曾說說過：“無論多么么高高新的結結構分分析技術術都不不能取代代用于于評估公公路大大橋性能能的現(xiàn)現(xiàn)場測試試。當當建筑物物承受受工作荷荷載時時，記錄錄下應應變測試試結果果，根據(jù)據(jù)測試試結果工工程師師就能更更好地地了解橋橋梁的的真實結結構響響應?！?/p>

1.222新的公路路橋橋梁汽車車荷載載標準

我國頒頒頒布的行行業(yè)標標準《公公路工工程技術術標準準》(JTGBB01—20033)，將使用用近40年的原公公路路橋涵結結構設設計采用用的車車輛荷載載標準準模式及及其分分級作了了重大大調整。一一是是將四級級標準準車隊荷荷載改改為公路—I級、公路—，，級兩兩級級汽車荷荷載二二是汽車車荷載載采用了了國外外普遍采采用的的車道荷荷載和和車輛荷荷載組組成的模模式；；另外，從從形形式上取取消了了驗算荷荷載，將將驗算荷荷載的的影響通通過多多種途徑徑間接接地反映映到汽汽車荷載載模式式中。

而《公公公路橋涵涵設計計通用規(guī)規(guī)范》(JTGD660—20044)亦提出在在公公路橋涵涵設計計時，車車道荷荷載橫向向分布布系數(shù)應應按設設計車道道數(shù)布布置車輛輛荷載載進行計計算；；同時多多車道道橋梁上上的汽汽車荷載載應考考慮多車車道折折減；當當橋梁梁計算跨跨徑大大于150m時，還應應按按規(guī)定的的縱向向折減系系數(shù)進進行折減減；當當為多跨跨連續(xù)續(xù)結構時時，整整個結構構應按按最大的的計算算跨徑考考慮汽汽車荷載載效應應的縱向向折減減。

1．333解讀新的的汽汽車荷載載標準準

美國早早早在?944年就在美美國國公路橋橋梁規(guī)規(guī)范(AASHHO)中采用車車輛輛荷載與與車道道荷載，即即雙雙軌制的的活載載標準，用用以以補充活活載設設計標準準的缺缺陷與不不足。采采用車道道荷載載的最大大優(yōu)點點是，車車道荷荷載便于于在影影響線上上布載載，一旦旦影響響線形狀狀、面面積及最最大坐坐標值已已知，則則加載手手續(xù)簡簡便，計計算工工作量少少而對對于特定定橋型型結構的的橋梁梁，其內內力影影響線又又是一一定的。所所以以，為簡簡化橋橋梁活載載標準準，同時時也是是為了更更加符符合橋梁梁實際際使用情情況，我我國公路路橋梁梁的汽車車荷載載標準采采用國國際上常常用模模式是利利多弊弊少的。

對于新新新的汽車車荷載載標準，《通通用規(guī)范》的的條文說明是是：

①原規(guī)規(guī)規(guī)范汽車車荷載載的計算算圖式式是一輛輛加重重車和具具有規(guī)規(guī)定間距距的若若干輛標標準車車組成的的車隊隊表示的的，實實踐表明明這種種圖式對對人工工和計算算機加加載計算算都不不很方便便，且且計算效效應隨隨橋梁跨跨徑的的變化是是不連連續(xù)的。而而采采用由均均布荷荷載qk組成的圖圖式式，只要要知道道橋梁的的影響響線面積積和最最大豎坐坐標，荷荷載效應應即可可計算出出來，并并且這些些影響響線面積積和豎豎坐標值值可在在橋梁設設計的的有關手手冊查查得或通通過較較為簡單單的計計算得到到。

②規(guī)范范范所規(guī)定定的車車道荷載載實際際上是一一個虛虛擬荷載載，它它的標準準值qk和pk是由對汽汽車車車隊(車重和車車距)的測定和和效效應分析析得到到的。

③在橋橋橋梁設計計時，為為取得主主梁的的最大受受力，汽汽車荷載載在橋橋面上需需要偏偏心加載載，其其方法仍仍可用用車輛荷荷載偏偏心加載載，從從而得到到汽車車荷載橫橫向分分布系數(shù)數(shù)。

為適應應應新的汽汽車荷荷載標準準，在在進行公公路橋橋梁承載載力試試驗和檢檢測時時，則應應重點點測試橋橋梁的的內力縱縱向影影響線和和荷載載橫向分分布系系數(shù)，進進而分分析評定定橋梁梁的實際際承載載能力。

2公路路路橋梁承承載能能力試驗驗與檢檢測方法法

2.111橋梁承載載能能力定量量檢測測程序

對公路路路橋梁實實施荷荷載試驗驗用于于檢測和和評定定其承載載能力力和實際際狀況況，應遵遵循內內外相統(tǒng)統(tǒng)一的的因果規(guī)規(guī)律，通通過由現(xiàn)現(xiàn)象到到本質、由由表表及里的的深化化認識和和跟蹤蹤，從檢檢測和和現(xiàn)場荷荷載試試驗入手手，尋尋求橋梁梁現(xiàn)狀狀和承載載力的的定性關關系，從從而確定定橋梁梁具體測測試方方案、測測試孔孔跨及其其測試試部位，按按逐逐級加載載的多多工況實實施靜靜態(tài)測試試；按按不同車車速進進行動態(tài)態(tài)測試試；利用用應力力釋放原原理，施施測結構構自重重恒載應應力(有條件和和具具有相應應測試試儀器可可考慮慮做此項項測試試工作)及混凝土土彈彈性模量量；對對結構幾幾何尺尺寸作空空間變變形觀測測；對對混凝土土材料料標號用用綜合合法作探探測試試驗等等等。在在一系列列實測測數(shù)據(jù)的的基礎礎上，將將實測測值與理理論值值作相似似條件件下的對對比分分析，以以校驗驗系數(shù)作作為指指標參數(shù)數(shù)和合合理性的的衡量量標準。由由此此，對得得出的的承載力力指標標，再經經過可可靠度分分析和和實際狀狀況評評定，從從而確確定橋梁梁實際際承載能能力和和實際狀狀況。

2.222橋梁縱向向影影響線的的測試試

反映橋橋橋梁承載載力的的主要指指標當當數(shù)各控控制截截面的內內力或或應力，按按新新規(guī)范要要求，當當橋梁的的縱向向影響線線和最最大豎坐坐標已已知后，荷荷載載作用效效應(內力或應應力)即可得到到，橋橋梁的承承載能能力也就就知道道。

下面結結結合工程程實例例，介紹紹采用用雙軸荷荷載測測定橋梁梁控制制

截面內力力縱縱向影響響線的的方法，進進而而對橋梁梁承載載能力進進行評評定。

3拱橋橋橋承載能能力測測試實例例

3.111黃花大橋橋概概況

黃花大大大橋位于于江西西省萍鄉(xiāng)鄉(xiāng)市的的320國道上，是是是一座鋼鋼筋混混凝土雙雙曲拱拱橋，全全長188m，主橋三三跨跨，每跨跨凈距距28.55m。主橋設設計計荷載汽-13，拖-60，橋面凈凈寬7.3m，無人行行道道，矢跨跨比1／6，設計拱拱軸軸系數(shù)M=2..220，主拱圈圈寬寬度為8m，拱圈厚0，88m，立柱式式腹腹拱墩。下下部部構造為為：15#片石混凝凝土土實體墩墩和橋橋臺，橋橋墩頂頂寬2.5m，基礎均均為為明挖擴擴大基基礎。

3.222測定主拱拱圈圈縱向影影響線線

為測定定定主拱圈圈混凝凝土和鋼鋼筋應應力沿拱拱跨縱縱向分布布情況況，即縱縱向影影響線，測測試試時采用用兩輛輛“羅曼”車偏下游游布布載，共共計10個車位(如圖1所示)。

為了測測測得縱向向影響響線，須須采用用圖1方式布載載，將將一輛雙雙軸汽汽車順橋橋向布布置在各各載位位上，所所得某某測點相相應的的應變示示于相相應載位位的縱縱坐標上上，并并用迭代代法求求得該測測點位位置影響響線縱縱坐標值值。

為了求求求得某測測點的的縱向影影響線線峰值，應應首首先把荷荷載的的后軸置置于該該測點的的位置置上，然然后以以此遞推推其他他載位。如如圖圖1中載位①載位⑩的載位系系列列可求得得拱頂頂截面上上各測測點的影影響線線峰值，因因為為其中載載位⑤⑤的后軸正正好好位于拱拱頂截截面上。

但對LLL／4等位于縱縱粱粱上的各各測點點與上述述載位位系統(tǒng)中中各載載位的后后軸作作用位置置不重重合，只只能求求得這些些測點點在這些些載位位下的影影響值值，而無無法直直接求得得這些些測點的的影響響線峰值值。

為了能能能實測到到該測測點的峰峰值，可可在此點點布置置另一載載位的的后軸，并并向向前或向向后遞遞推到其其它載載位，直直到橋橋面的一一端，組組成一個個補充充載位系系列。如如圖1所示，為為了了補充截截面L／4的峰值，補補補充載位位系列列為載位11和13組成，載載位13的后軸作作用用點在截截面L／4上。為了了保保證數(shù)據(jù)據(jù)正確確，荷載載要準準確稱重重，作作用點位位置要要盡可能能對準準。

3.333橋梁荷載載橫橫向分布布系數(shù)數(shù)測定

為測定定定橋梁的的荷載載橫向分分布情情況，分分別在在試驗孔孔拱頂頂和L／4截面加載載測測得主拱拱圈撓撓度，進進而求求得橋梁梁的實實際橫向向分布布系數(shù)。

②加載載載為兩輛輛各重重300kkN“大交通”偏下游布布置.

3.444大橋承載載能能力測試試結果果

①由實實實測的橋橋梁荷荷載橫向向分布布系數(shù)可可知，大大橋各肋肋分配配內力較較均勻勻，整體體性能能較好。

②在兩兩兩輛“羅曼”車作用下下，無無論是跨跨中截截面的混混凝土土和鋼筋筋應力力，還是L／4和拱腳截截面面混凝土土應力力，其沿沿橋跨跨的縱向向分布布情況，以以及及相應的的縱向向影響線線均和和理論情情況相相吻合。說說明明該橋的的施工工質量和和使用用性能較較好。拱拱上建筑筑與拱拱圈聯(lián)合合作用用明顯。

4連續(xù)續(xù)續(xù)箱梁橋橋承載載能力測測試實實例

4.111大橋概況況

江西吉吉吉安贛江江公路路大橋全全長15777..08mm.全橋橋孔孔布布置為34×1166m空心板+5×4400mT梁+(600++4×11000+600)mm連續(xù)箱梁(主橋)+2XX440mT梁+14XX116m空心板。橋橋橋面凈空空為凈凈—15+22XX1.776mm人行道。設設設計荷載載：汽汽車—超20級，掛車—120，人群荷荷載3.5kkN／m2。

本橋主主主橋上部部構造造為雙箱箱單室室連續(xù)箱箱梁，下下部構造造為V形預應力力混混凝土墩墩，基基礎為中7．8m鉆孔灌注注樁樁。

4.222試驗目的的和和內容

本次試試試驗的目目的是是檢測大大橋結結構的剛剛度、強強度和整整體受受力性能能，檢檢驗大橋橋是否否符合設設計要要求及能能否正正常使用用。因因此，根根據(jù)本本橋主橋橋設計計特點，以以及及正負彎彎矩分分布情況況，在在汽車—超20級荷載作作用用下最大大正彎彎矩位于于距39號橋墩支支座座中心沿沿贛州州方向108．9m處跨中截截面(以下稱A截面)，最大負負彎彎矩位于于距39號橋墩支支座座中心沿沿贛州州方向173．34m處支座截截面(以下稱B截面)。各V型橋墩墩墩頂頂設縱橫橫系梁梁是保證V形墩正常常工工作的重重要部部件，縱縱向系系梁為預預應力力混凝土土，橫橫向系梁梁為普普通鋼筋筋混凝凝土。為為此，測測試截面面定為為A截面、B截面及41號橋墩墩墩頂頂縱系梁梁中點點截面(以下稱C截面)。

4.333測試方法法

由于本本本橋跨徑徑大，測測試范圍圍長，橋橋面寬，設設計計荷載標標準高高等特點點，如如采用通通常用用汽車加加載，按按設計規(guī)規(guī)范的的4列車隊滿滿布布橋面的的方法法，則需需要大大量的重重型車車輛，不不僅這這種車輛輛一時時難以尋尋找和和集中，而而且且需花費費過多多的經費費。為為此，本本次試試驗采取取對上上述截面面測取取實橋在在試驗驗荷載作作用的的實際混混凝土土應力和和撓度度縱向影影響線線，并和和試驗驗荷載作作用下下理論計計算的的大橋相相應截截面的混混凝土土應力和和撓度度值進行行比較較分析，從從而而鑒定大大橋是是否符合合設計計要求和和能否否滿足正正常使使用。

表1主拱圈（跨跨中中和L/4處）實測測撓撓度與橫橫向分分布系數(shù)數(shù)序號截面

肋號加載位置跨

中L/412345123451拱頂位置0.550.600.700.800.5650.0230.0250.0260.0290.0302L/4處加載0.100.0750.120.0550.150.0560.0630.0650.0670.0693荷載橫向分布系數(shù)0.1710.1860.2180.2490.1760.1750.1970.2030.2090.216

表2A截面實實實測應力與與理理論計算算值比比較表車位號后軸距端點長（m）上緣應力/MPPPa下緣應力/MPPPa實測值理論值校驗系數(shù)實測值理論值校驗系數(shù)3240.050.0520.96-0.078-0.0860.91864-0.05-0.0600.830.0950.0980.9712960.600.6060.99-0.920-0.9890.9320160-0.05-0.0540.930.0830.0890.93252000.060.0601.00-0.091-0.0980.93

表3B截面實實實測應力與與理理論計算算值比比較表車位號后軸距端點長（m）上緣應力/MPPPa下緣應力/MPPPa實測值理論值校驗系數(shù)實測值理論值校驗系數(shù)151200.1360.1490.91-0.158-0.1640.9620160-0.132-0.1430.920.1520.1580.9625200-0.802-0.8270.970.9040.9120.99322560.0610.0650.94-0.068-0.0720.9438304-0.058-0.0660.880.0660.0720.92

表4C截面實實實測應力與與理理論計算算值比比較表車位號后軸距端點長（m）實測應力/MPPPa理論計算值/MMMPa校驗系數(shù)/η324-0.907-0.0550.86864-0.638-1.8400.8920160-2.370-2.5480.9325200-0.328-0.3600.9130240-0.807-0.9490.85

表5A截面實實實測撓度與與理理論計算算值比比較表車位號后軸距端點長（m）實測撓度/mmmm理論計算值/mm校驗系數(shù)/η324-0.65-0.710.928640.790.820.9614112-6.87-7.030.98191520.660.700.9425200-0.87-0.900.97

表6A截面實實實測四列車車偏偏載時橫橫向分分布系數(shù)數(shù)（活活載）分分析表表車位號上游箱梁實測撓撓撓度mm下游箱梁實測撓撓撓度mm活載橫向分布系系系數(shù)K/實測考慮活載折減后后后14-6.87-0.4362.4471.601190.660.422.40025-0.87-0.562.434

4.444試驗加載載汽汽車縱向向車位位布置

試驗時時時加載汽汽車縱縱向車位位布置置是從39號橋墩上上的的連續(xù)箱箱梁端端部開始始，向向贛州方方向每每隔8m作為一個個測測試車位位，用用紅油漆漆和鋼鋼尺在橋橋面上上標出。共共計計布置41個車位，計計計加載范范圍總總長335m。此時加加載載后對A、B、C截面產生生的的應力和和撓度度值很小小，可可以不考考慮其其影響。

4.555測試成果果分分析

4.555.1測試成果果分分類整理理如下下列表2—表6

4.555.2測試成果果分分析

①由表表表2至表5中各截面面的的實測值值和相相應的理理論計計算值的的校驗驗系數(shù)可可知，均均符合《大大跨跨徑混凝凝土橋橋梁的試試驗方方法》中中所規(guī)規(guī)定的1.0≥71>00..8的要求，說說說明本橋橋無論論是從強強度上上或是剛剛度上上均達到到設計計要求。

②表666中由實測測撓撓度所推推出的的活載橫橫向分分布系數(shù)數(shù)，較較好地吻吻合理理論計算算的活活載橫向向分布布系數(shù)，說說明明大橋的的整體體受力性性能較較好，符符合設設計要求求和滿滿足正常常使用用要求。

4．666試驗結論論與與橋梁承承載力力評定

從吉安安安贛江公公路大大橋主橋橋的鑒鑒定性靜靜載試試驗結果果分析析，大橋橋具有有足夠的的剛度度和強度度承受受設計荷荷載，其其橫向聯(lián)聯(lián)系和和橋面是是強勁勁的，活活載撓撓度橫向向分布布與計算算值吻吻合，大大橋的的整體受受力性性能良好好。因因此，可可以認認為大橋橋的設設計和施施工是是成功的的，達達到了預預期的的目的，可可以以交付使使用。

5結語語語

①對于于于需進行行施工工質量評評定的的新建橋橋梁，鑒鑒定性荷荷載試試驗的控控制荷荷載就是是設計計荷載；；按新新規(guī)范的的要求求，橋梁梁的承承載能力力可通通過實測測主要要控制截截面的的內力縱縱向影影響線來來分析析評定。若若是是需進行行承載載能力評評定的的既有橋橋梁，應應當先進進行全全橋檢測測，查查明病害害，再再確定控控制荷荷載，以以防進進行荷載載試驗