郑毛涛
中建二局第三建筑工程有限公司，北京市丰台区 100070
摘要：随着国家大力发展基础设施建设，桥梁作为公路、铁路以及连接两岸的重要结构组成，其安全性和耐久性显得十分重要。本文通过具体的工程实例，利用静载试验的方法，将实测值与理论值进行有效对比，对预应力混凝土桥梁的结构进行评定。
关键词：预应力混凝土桥梁；静载试验；结构评定
某高速公路桥跨上部结构为7孔40米先简支后连续预应力混凝土T梁，混凝土强度等级为C50，预应力钢束采用国标低松弛270级钢绞线；桥跨下部结构采用柱式桥台，矩形桥墩，基础为灌注桩基础，其中桥台和桥墩混凝土强度等级C35，基桩、承台混凝土强度等级C30。大桥长288米，桥面净宽为2×11m，单幅桥横向由5片T梁组成。
1 静载试验
1.1试验目的
大桥左幅4×40米预应力混凝土先简支后连续T梁桥现正处于施工阶段，桥面湿接缝混凝土浇筑已经完成，尚未进行桥面铺装施工，该桥梁左幅第六跨三片T梁底板产生纵向裂缝，为全面、科学评价该桥梁结构的实际承载能力和工作性能是否达到设计及规范[1]要求，对该桥梁进行静载试验[2]。
1.2试验项目
⑴试验荷载下跨中截面各T梁挠度的纵向分布；
⑵试验荷载下跨中截面各T梁挠度的横向分布；
⑶试验荷载下各T梁跨中截面应变。
1.3静载试验方案
1.3.1试验加载工况
本桥静载试验采用汽车加载，为方便试验，将公路—Ⅰ级重车（550kN）由两辆280kN三轴试验车辆或一辆250kN三轴车辆加一辆310kN四轴车辆来替代，使其对控制截面产生与公路—Ⅰ级重车相当的荷载效应。经过计算，本次试验中共需要四辆280kN的三轴重车。由于条件限制，用一辆250kN三轴车辆加一辆310kN四轴车辆来替代四辆280kN的三轴重车。试验车辆参数如图1所示，车辆前轴重60kN，后轴重110kN。
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图1 试验加载车辆示意图（单位：cm）
根据现场情况与试验目的，本次静载试验采用以下2个加载工况。
工况Ⅰ：中跨跨中截面在最不利汽车中载作用下的最大正弯矩效应；
工况Ⅱ：中跨跨中截面在最不利汽车偏载作用下的最大正弯矩效应。
1.3.2试验荷载效率及载位布置
⑴试验荷载效率
为了保证试验的有效性，将本文所采用的试验车辆在工况Ⅰ和工况Ⅱ作用下的标准荷载效应与公路—Ⅰ级车辆的标准荷载效应进行对比，并使控制截面试验荷载效率系数η达到0.85以上。经过计算，试验荷载对控制截面各片T梁产生的荷载效应与公路—Ⅰ级标准荷载效应的荷载效应系数η均大于0.85，满足试验要求。
⑵静载试验载位布置
工况Ⅰ荷载布置如图2-a所示。
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图2-a 工况Ⅰ荷载布置示意图（单位：mm）
说明：图中，①为一级加载；①+②为二级加载；②为第一次卸载。
工况Ⅱ荷载布置如图2-b所示。
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图2-b 工况Ⅱ荷载布置示意图（单位：mm）
说明：图中，①为一级加载；①+②为二级加载；②为第一次卸载。
1.3.3测点布置
由桥梁的弯矩包络图可知，跨中截面是控制截面。因此，选择跨中截面为应变与挠度测试截面。
⑴应变测点
主梁应力控制截面混凝土表面应力（应变），拟采用在混凝土表面粘贴标距为100mm、阻值为120Ω的应变片，匹配数据采集分析系统进行测量。在跨中截面各片T梁的底板上布设应变测点，具体位置见图3。
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图3 静载试验应变测点布置
⑵挠度测点
主梁控制截面桥面挠度的测量拟采用精密水准仪和全站仪进行测试。挠度测点纵向布置见图4-a所示，横向布置见图4-b所示。
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图4-b 静载试验挠度测点横向布置
1.3.4静载试验加载程序控制
⑴在进行正式加载试验前，用两辆载重加载车辆分别进行各跨跨中横桥向对称的预加载测试，预加载试验每一加载载位的持荷时间为20分钟。预加载的目的在于，一方面是使结构进入正常工作状态，另一方面是检查测试系统和试验组织是否工作正常。
⑵预加载卸至零荷载，并在结构得到充分的零荷恢复后，才可进入正式加载试验。正式加载试验分别按加载工况序号逐一进行，完成一个序号的加载工况后，应使结构得到充分的零荷恢复，方可进入下一序号的加载工况。结构零荷充分恢复的标志是，加载试验实测的结构最大变位测点在卸零荷后变位恢复最后一个10分钟的增量小于第1个10分钟增量的15%。
⑶静力试验荷载持续时间，原则上取决于结构变位达到相对稳定所需要的时间，只有结构变位达到相对稳定后，才能进入下一荷载阶段。同一级荷载内，若结构变位最大的测点在最后5分钟内的变位增量小于第一个5分钟变位增量的15%，或小于所用量测仪器的最小分辨值，即认为结构变位达到相对稳定。
⑷全部测点在正式加载试验前均应进行零级荷载读数，以后每次加载或卸载后应读数一次，并在结构变位达到相对稳定后，进入下一级荷载之前再读数一次。对结构变位较大的测点，宜每隔5分钟观测一次，以观测结构变位是否达到相对稳定。
⑸在施加试验荷载过程中，当某一加载工况接近满载时（大于满载量的80%），应将该工况后续加载车辆在测试桥跨的行车速度控制在10Km/h以下；在卸载过程中，禁止多辆加载车辆同时启动。
⑹若在加载试验过程中发生下列情况之一应立即终止加载试验：
（a）控制测点应力或力值超过计算值并且达到或超过按规范安全条件反算的控制应力或力值时；
（b）控制测点变位超过规范允许值时；
（c）由于加载试验使结构出现非正常的受力损伤或局部发生损坏，影响桥梁承载能力和今后正常使用时。
2 静载试验结果与分析
2.1工况Ⅰ（中载）下挠度、应变量测及校验系数
⑴各T梁挠度的纵向分布
工况Ⅰ（中载）作用下，各梁各级荷载下的挠度纵向分布图见图5～图9。
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图7 工况Ⅰ（中载）下3#梁挠度纵向分布
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图10 工况Ⅰ（中载）下各T梁跨中截面挠度横向分布
各T梁挠度、应变的校验系数平均值
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2.2工况Ⅱ（偏载）下挠度、应变量测及校验系数
⑴各T梁挠度的纵向分布
工况Ⅱ（偏载）作用下，各梁各级荷载下的挠度纵向分布图见图11～图15。
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图12 工况Ⅱ（偏载）下2#梁挠度纵向分布
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图15 工况Ⅱ（偏载）下5#梁挠度纵向分布
⑵各T梁跨中截面挠度的横向分布
工况Ⅱ（偏载）作用下，各T梁跨中截面挠度的横向分布见图16。
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图16 工况Ⅱ（偏载）下各T梁跨中截面挠度横向分布
⑶各T梁挠度、应变的校验系数平均值
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2.3桥梁结构性能评定
由表1和表2可见，结构各测点挠度与应变校验系数平均值均远小于1.0，即主要测点的挠度、应变实测值均小于理论计算值，说明桥梁结构是安全的，具有较充足的安全储备。
3结论
本文通过静载试验的方法对大桥的结构性能进行评价，根据静载试验结果，大桥左幅第六跨各测点的挠度与应变校验系数平均值均远小于1，结构整体性较好，刚度满足要求，具有较充足的安全储备，该桥梁结构的承载能力满足设计要求及相关规范要求。但是，由于裂缝会影响T梁的耐久性[3]，建议对大桥左幅第六跨T梁底板纵向裂缝进行封闭处理。同时本文通过具体工程实例完整的对静载试验的试验方法及过程进行详细的描述，对同类工程的结构评定有一定的参考价值。
参考文献：
[1] GB50010-2010,混凝土结构设计规范[S].
[2]史晓星,T梁静载试验分析[J].黑龙江科技信息,2009(28):315.
[3]何晓雁,普通混凝土耐久性研究[J].内蒙古工业大学学报,2014(5):12-15.