公路桥梁承载能力试验与检测方法.doc

公路桥梁承载能力试验与检测方法
    1前言
   
    全国每年都有一大批结构新颖、雄伟壮观、形式多样的桥梁建成,无论在桥梁单跨跨度、结构复杂程度和施工技术难度方面,我国桥梁建设技术水平已进入世界先进之列。
    随着科学技术的进步,桥梁结构的设计方法和设计理论都有了根本性的变化,然而影响桥梁工程质量的许多不确定因素仍然存在,对于建成后的桥梁工程质量,人们更希望了解和掌握其使用性能和效果。
    对那些影响较大、结构新颖、隐蔽工程较多的桥梁进行全桥实桥荷载试验,是竣工验收时对桥梁工程内在质量进行评判时最直接和有效的方法和手段。同时亦为设计理论、施工技术总结积累经验,为桥梁建设的整体水平提高创造条件,为今后桥梁的养护管理提供科学依据。
    美国一位专家曾说过:“无论多么高新的结构分析技术都不能取代用于评估公路大桥性能的现场测试。当建筑物承受工作荷载时,记录下应变测试结果,根据测试结果工程师就能更好地了解桥梁的真实结构响应。”
   
    我国颁布的行业标准《公路工程技术标准》(JTGB01—2003),将使用近40年的原公路桥涵结构设计采用的车辆荷载标准模式及其分级作了重大调整。一是将四级标准车队荷载改为公路—I级、公路—,,级两级汽车荷载二是汽车荷载采用了国外普遍采用的车道荷载和车辆荷载组成的模式;另外,从形式上取消了验算荷载,将验算荷载的影响通过多种途径间接地反映到汽车荷载模式中。
    而《公路桥涵设计通用规范》(JTG D 60—2004)亦提出在公路桥涵设计时,车道荷载横向分布系数应按设计车道数布置车辆荷载进行计算;同时多车道桥梁上的汽车荷载应考虑多车道折减;当桥梁计算跨径大于150m时,还应按规定的纵向折减系数进行折减;当为多跨连续结构时,整个结构应按最大的计算跨径考虑汽车荷载效应的纵向折减。
   
    美国早在?944年就在美国公路桥梁规范(AASHO)中采用车辆荷载与车道荷载,即双轨制的活载标准,用以补充活载设计标准的缺陷与不足。采用车道荷载的最大优点是,车道荷载便于在影响线上布载,一旦影响线形状、面积及最大坐标值已知,则加载手续简便,计算工作量少而对于特定桥型结构的桥梁,其内力影响线又是一定的。所以,为简化桥梁活载标准,同时也是为了更加符合桥梁实际使用情况,我国公路桥梁的汽车荷载标准采用国际上常用模式是利多弊少的。
    对于新的汽车荷载标准,《通用规范》的条文说明是:
    ①原规范汽车荷载的计算图式是一辆加重车和具有规定间距的若干辆标准车组成的车队表示的,实践表明这种图式对人工和计算机加载计算都不很方便,且计算效应随桥梁跨径的变化是不连续的。而采用由均布荷载qk组成的图式,只要知道桥梁的影响线面积和最大竖坐标,荷载效应即可计算出来,并且这些影响线面积和竖坐标值可在桥梁设计的有关手册查得或通过较为简单的计算得到。
    ②规范所规定的车道荷载实际上是一个虚拟荷载,它的标准值qk和pk是由对汽车车队(车重和车距)的测定和效应分析得到的。
    ③在桥梁设计时,为取得主梁的最大受力,汽车荷载在桥面上需要偏心加载,其方法仍可用车辆荷载偏心加载,从而得到汽车荷载横向分布系数。
    为适应新的汽车荷载标准,在进行公路桥梁承载力试验和检测时,则应重点测试桥梁的内力纵向影响线和荷载横向分布系数,进而分析评定桥梁的实际承载能力。
    2公路桥梁承载能力试验与检测方法
   
    对公路桥梁实施荷载试验用于检测和评定其承载能力和实际状况,应遵循内外相统一的因果规律,通过由现象到本质、由表及里的深化认识和跟踪,从检测和现场荷载试验入手,寻求桥梁现状和承载力的定性关系,从而确定桥梁具体测试方案、测试孔跨及其测试部位,按逐级加载的多工况实施静态测试;按不同车速进行动态测试;利用应力释放原理,施测结构自重恒载应力(有条件和具有相应测试仪器可考虑做此项测试工作)及混凝土弹性模量;对结构几何尺寸作空间变形观测;对混凝土材料标号用综合法作探测试验等等。在一系列实测数据的基础上,将实测值与理论值作相似条件下的对比分析,以校验系数作为指标参数和合理性的衡量标准。由此,对得出的承载力指标,再经过可靠度分析和实际状况评定,从而确定桥梁实际承载能力和实际状况。
   
    反映桥梁承载力的主要指标当数各控制截面的内力或应力,按新规范要求,当桥梁的纵向影响线和最大竖坐标已知后,荷载作用效应(内力或应力)即可得到,桥梁的承载能力也就知道。
    下面结合工程实例,介绍采用双轴荷载测定桥梁控制  截面内力