毕雨田
（武汉理工大学土木工程与建筑学院 武汉430070）
摘要 采用桥梁静载试验是对在役桥梁安全评价的有效方法。文中通过对某5跨连续箱梁桥
进行静荷载试验，利用有限元软件建立全桥数值仿真模型，分别分析该桥在2～3跨、3～4跨时L/2截面和L/4截面的挠度值；4号墩墩顶荷载下负弯矩值。经过测试，该桥在跨中截面最大的挠度值为11.1 mm，而计算值为11.5 mm。对3种荷载工况下的挠度值进行对比分析，得出该桥的实测值和理论计算值吻合较好，表明该桥具有足够的桥梁安全储备。
关键词 桥梁静载试验挠度工况
经过改革开放30多年的发展，我国公路桥梁建设取得了举世瞩目的成就。然而在役桥梁的健康问题始终困扰着桥梁研究人员，这些困境的解决要求不断深化桥梁检测理论。桥梁静载试验能够非常有效地判断桥梁的承载能力，从而推断桥梁结构在荷载作用下的工作状态和使用能力。本文主要研究某桥在3种荷载工况下的挠度变形，以及对实测值和理论计算值进行分析对比，从而来判断桥梁的安全性能。
1静载试验
1.1静载试验的基本内容
桥梁静载试验是判定桥梁承载力性能的步骤之一，其方法主要是在桥梁缺陷较多处，病害比较严重的位置，以及全桥中最不利的截面等处布置测点。静载试验可以有效地判断桥梁结构的强度和刚度，而对于不同的桥型，其主要加载位置和检测内容有所差异。如简支梁主要是主梁跨中正弯矩及挠度；连续梁主要是支座负弯矩、中跨跨中正弯矩及挠度、边跨L/4正弯矩及挠度；悬臂梁主要是支座负弯矩、悬臂端挠度、挂梁跨中弯矩及挠度、边跨跨中正弯矩及挠度。本文选取连续梁桥作为研究对象，主要分析该桥的支座负弯矩、中跨跨中正弯矩及挠度、边跨L/4正弯矩及挠度等技术参数。
1.2有限元分析
某大桥为5跨连续箱梁，箱梁为变截面单箱单室，三向预应力体系，悬浇施工。桥梁宽度：0. 50 m(防撞护栏)+11 m(行车道)+0. 50 m（防撞护栏）=12 m。设计荷载：公路一I级。利用有限元软件Midas/Civil建立检测桥梁有限元模型，主要计算在加载车辆作用下的模拟荷载进行挠度、位移分析。有限元模型建立主要采用梁单元，采用变截面箱梁。全桥共建立307个节点，320个单元见图1。
本文结合某桥特征，分析3种荷载工况下的挠度变化。①计算2～3跨跨中截面对称荷载时正弯矩的承载能力，由试验方案中车辆分布情况结合建立有限元模型，选取有限元软件中41，42节点，41单元作为计算位置，计算出最大位移为10. 31 mm。见图2；②计算3～4跨中截面对称荷载时正弯矩的承载能力，由试验方案中车辆分布情况结合建立有限元模型，选取有限元软件中80，81节点，80单元作为计算位置，最大位移为11. 30 mm。见图3；③计算3～4号墩之间距4号墩中心5. 75 m)承受（对称荷载）负弯矩的承载能力。由试验方案中车辆分布情况结合建立有限元模型，选取有限元软件中133，134节点，133单元作为计算位置，最大位移为4. 06 mm。见图4。选取2～3跨跨中进行剪力影响线分析。见图5。选取3～4跨跨中进行剪力影响线分析。见图6。
1.3试验方案
本次试验采用410 kN双后轴载重车计算试验车位，见图7。
试验完成后按实际加载车重量重新计算理论值。主要技术指标如下。
轴距：前轴距中轴3.5 m；中轴距后轴1.35 m。
轴重：前轴70 kN；中轴170 kN；后轴170 kN。
2试验过程分析
2.1 控制截面设置
对于预应力混凝土连续梁桥承载能力试验的内力或挠度控制截面规定，结合某大桥主桥的实际情况，选定2～3跨、3～4跨和4号墩墩顶附近截面进行加载。
2.2试验工况
试验工况1。本工况主要检验2～3跨中截面A承受（对称荷载）正弯矩的承载能力。试验工况1车辆布置见图8。
试验工况2。本工况主要检验3～4跨中截面B承受（对称荷载）正弯矩的承载能力。试验工况2中各车辆分布同图8布置。
试验工况3。本工况主要检验4号墩墩顶附近截面C(3～4号墩之间距4号墩中心5.75 m)承受（对称荷载）负弯矩的承载能力。试验工况3见图9。
本次试验共安排3个试验工况，以检测试验控制截面承受对称时的承载能力，试验目的、效率系数等详见表1。
表1中列出了各试验工况的目的，为使效率系数（加上冲击系数影响）宜在0. 95～1. 05左右，将根据试验车辆的轴载与轴距，通过有限元软件，计算出试验车辆数和布载位置。
2.3实测值和理论值对比分析
在各试验工况下的试验车辆加载前、加载中和卸载后，对桥梁挠度进行测量。挠度测量采用精密水准仪，架设在远离试验跨的桥台或桥墩处的桥面，以确保试验时水准仪架设处的挠度十分微小，各挠度测点均作好明显标志，保证各工况3
测量的测点一致性。
各工况下的桥梁挠度实测数据分别列于表2，为了形象地反映挠度实测值与理论计算值的关系，将各工况的挠度曲线绘于图10～11。
由表2、图10～11可见，3个工况的主要挠度校验系数在0. 60～0.98之间，均在0.60～1. 00的正常范围之内。最大挠度为11.5 mm，远小于规定桥跨L/600的8.2 cm，表明桥梁的刚度满足设计要求。
3结语
桥梁检测是一项复杂而细致的工作，要求检测人员具有丰富的检测技术和经验，并且能够模拟出实际荷载情况。本文结合工程实际，通过对主桥3个工况进行静载试验，结合有限元软件计算出桥梁结构的理论挠度值，对比现场实测值并且进行分析，得到该桥的挠度和校验系数均在正常范围之内。说明桥梁的强度和刚度均满足设计要求，结构处于弹性变形状态。同时，本文也讨论了桥梁检测静载试验中的荷载布置原则和工况设计，希望能够为以后的桥梁检测工作提供一些借鉴。
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