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跨河人行天桥静载试验分析
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1 桥梁静载试验简叙
桥梁静载试验主要测试桥梁控制截面的应变、挠度和裂缝开展情况。将静力计算结果与荷载试验结果进行对比，并结合原施工控制时所获得的成桥状态恒载应力以确定桥梁结构的实际工作状态与设计期望值是否相符，可判定结构的施工质量、运营安全度，并评估桥梁结构的承载能力。（参考《建筑中文网》）
1.1 应变观测。首先由计算确定桥梁的控制截面，然后在主梁控制截面处粘贴振弦式应变计或电阻应变片测量其应变。由于混凝土材料自身的离散性及裂缝的影响，混凝土桥梁的应变测试结果可能不太理想。通过实测的应变值和理论建模分析计算值的对比，可得到桥梁结构的强度校验系数，该系数反映了桥梁结构实际强度与设计预计值的偏差程度。
1.2 挠度观测。用百分表、精密水准仪或全站仪观测桥梁结构在荷载作用下的变形情况。通过实测变形和理论建模分析的对比，可得到桥梁的结构刚度校验系数，它反映了桥梁结构实际刚度与设计预计值的偏差程度。
1.3 裂缝观测。加载试验中裂缝观测重点应放在结构承受拉力较大部位及原有裂缝较长、较宽的部位。
2 工程实体概况
浙江湖州南浔长申线航道上一座人行天桥为跨河跨度62m的系杆拱桥，该桥建于1982年，是某公司员工的人行及自行车通道，由于年代较久，需要对该桥进行静载试验分析，才能继续使用。该桥全长62m，桥面板宽3.3m，通航净空为38×5m，主孔跨径计算跨径为60米，矢高为12m。拱肋采用高1.0m、宽0.5m的工字型断面，为C40钢筋混凝土，拱肋轴线为二次抛物线Y=4fX(L-X)/L2；系梁采用高度为1.05m、宽0.5m的矩形梁，为C50预应力砼构件；桥面系分为端横梁和中横梁；全桥11根吊杆采用φj15.24预应力钢绞线，标准强度为1860MPa；共设置3道风撑，风撑采用高0.8m、宽0.4m的工字型断面；桥面采用水泥混凝土铺装，中心厚度为15cm，横坡通过铺装层调整，下部采用桩基接盖梁的结构。该桥设计荷载为5kN/m2人群荷载。
3 荷载试验目的、依据及内容
通过荷载试验检测桥梁整体受力性能及承载力是否达到设计文件和规范要求，评定桥梁运营状况，为实施桥梁管制、日常监测及维修加固提供基础资料。本次静载试验方案是根据《大跨径混凝土桥梁试验方法》(以下简称《方法》)和我国现行的《公路桥梁设计规范》，以及有关的竣工文件和理论分析计算制定的。
4 静载试验方法、内容与结果
为检验该桥的施工质量是否符合设计要求，根据该桥主要试验目的，我中心根据现场实际情况，对人行天桥进行静载试验，静载试验测试项目主要包括以下几个方面：①拱肋控制截面在试验荷载下的应力及挠度；②系梁控制截面在试验荷载下的应力及挠度；③试验前后梁体的开裂情况调查。
4.1 截面选择 利用桥梁结构分析专用程序Midas/Civil对该桥进行结构静力和动力分析。根据设计荷载作用下的弯矩、挠度包络图，确定测试截面，各测试截面的具体位置如图所示。
4.2 测点布置
4.2.1 应力测点 混凝土拱肋、系杆截面应力采用混凝土表面应变计进行测试，主要测试各控制截面的应力分布规律和受力性能。
4.2.2 位移测点 在拱肋上面放置棱镜采用全站仪观测其位移，桥面竖向挠度采用高精度的电子水准仪进行测量。
4.3 加载工况 静载试验采用堆沙袋的方式进行加载，使得在试验荷载作用下结构控制截面的内力值和设计正常使用荷载作用下的内力值的比值，即荷载试验效率系数达到，以满足试验规范要求。试验过程加载采用分级加载的方式，分4级加载，分别为：25%→50%→75%→100%。
4.4 试验结论 主桥各控制截面在试验荷载作用下挠度实测值均小于理论计算值，挠度校验系数小于1.0，且基本接近常值下限，表明其整体刚度较大，满足设计要求。主桥各控制截面在分级试验荷载作用下挠度变化基本符合线性变化趋势，表明其处于良好的弹性工作状态。拱肋和系梁控制截面在试验荷载作用下应力实测值均小于理论计算值，满足应力校验系数小于1.0，说明结构强度满足设计要求，在试验荷载下具有一定安全储备。在分级加载作用下，控制截面应力变化趋势基本符合线性关系，说明结构在试验荷载作用下，结构的受力状态基本处于弹性范围之内。在试验荷载作用下，主桥各测试断面卸载后其残余变形量均在《大跨径混凝土桥梁试验方法》规定的20%以内，说明结构产生的挠度能够得到恢复，表明结构处于线弹性工作状态。在试验前后对结构各关键部位和控制截面进行了检查，无明显可见裂缝产生，表明结构在试验荷载作用下结构抗裂性基本满足设计要求。
5 结语
桥梁荷载试验结果在人行天桥结构承载力评估中具有不可替代的作用，工程上比较通用的方法是采用堆载的方法进行静载试验，就目前而言，存在的主要问题是如何更精细、更有效地利用荷载试验得到的数据结果有效地识别结构的损伤和承载力水平状况，并由此评估结构的可靠度水平和预期寿命，并用以指导结构的维修养护。对于桥梁荷载试验本身，一些不需要中断桥梁交通，历时短的快速检测试验方法如环境脉动激励试验也将会进一步得到发展，以更快速有效地评估桥梁的承载能力。
参考文献：
[1]JTJ 023-85.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S]. 来源: 《建筑中文网》.
桥梁静载试验主要测试桥梁控制截面的应变、挠度和裂缝开展情况。将静力计算结果与荷载试验结果进行对比，并结合原施工控制时所获得的成桥状态恒载应力以确定桥梁结构的实际工作状态与设计期望值是否相符，可判定结构的施工质量、运营安全度，并评估桥梁结构的承载能力。（参考《建筑中文网》）
1.1 应变观测。首先由计算确定桥梁的控制截面，然后在主梁控制截面处粘贴振弦式应变计或电阻应变片测量其应变。由于混凝土材料自身的离散性及裂缝的影响，混凝土桥梁的应变测试结果可能不太理想。通过实测的应变值和理论建模分析计算值的对比，可得到桥梁结构的强度校验系数，该系数反映了桥梁结构实际强度与设计预计值的偏差程度。
1.2 挠度观测。用百分表、精密水准仪或全站仪观测桥梁结构在荷载作用下的变形情况。通过实测变形和理论建模分析的对比，可得到桥梁的结构刚度校验系数，它反映了桥梁结构实际刚度与设计预计值的偏差程度。
1.3 裂缝观测。加载试验中裂缝观测重点应放在结构承受拉力较大部位及原有裂缝较长、较宽的部位。
2 工程实体概况
浙江湖州南浔长申线航道上一座人行天桥为跨河跨度62m的系杆拱桥，该桥建于1982年，是某公司员工的人行及自行车通道，由于年代较久，需要对该桥进行静载试验分析，才能继续使用。该桥全长62m，桥面板宽3.3m，通航净空为38×5m，主孔跨径计算跨径为60米，矢高为12m。拱肋采用高1.0m、宽0.5m的工字型断面，为C40钢筋混凝土，拱肋轴线为二次抛物线Y=4fX(L-X)/L2；系梁采用高度为1.05m、宽0.5m的矩形梁，为C50预应力砼构件；桥面系分为端横梁和中横梁；全桥11根吊杆采用φj15.24预应力钢绞线，标准强度为1860MPa；共设置3道风撑，风撑采用高0.8m、宽0.4m的工字型断面；桥面采用水泥混凝土铺装，中心厚度为15cm，横坡通过铺装层调整，下部采用桩基接盖梁的结构。该桥设计荷载为5kN/m2人群荷载。
3 荷载试验目的、依据及内容
通过荷载试验检测桥梁整体受力性能及承载力是否达到设计文件和规范要求，评定桥梁运营状况，为实施桥梁管制、日常监测及维修加固提供基础资料。本次静载试验方案是根据《大跨径混凝土桥梁试验方法》(以下简称《方法》)和我国现行的《公路桥梁设计规范》，以及有关的竣工文件和理论分析计算制定的。
4 静载试验方法、内容与结果
为检验该桥的施工质量是否符合设计要求，根据该桥主要试验目的，我中心根据现场实际情况，对人行天桥进行静载试验，静载试验测试项目主要包括以下几个方面：①拱肋控制截面在试验荷载下的应力及挠度；②系梁控制截面在试验荷载下的应力及挠度；③试验前后梁体的开裂情况调查。
4.1 截面选择 利用桥梁结构分析专用程序Midas/Civil对该桥进行结构静力和动力分析。根据设计荷载作用下的弯矩、挠度包络图，确定测试截面，各测试截面的具体位置如图所示。
4.2 测点布置
4.2.1 应力测点 混凝土拱肋、系杆截面应力采用混凝土表面应变计进行测试，主要测试各控制截面的应力分布规律和受力性能。
4.2.2 位移测点 在拱肋上面放置棱镜采用全站仪观测其位移，桥面竖向挠度采用高精度的电子水准仪进行测量。
4.3 加载工况 静载试验采用堆沙袋的方式进行加载，使得在试验荷载作用下结构控制截面的内力值和设计正常使用荷载作用下的内力值的比值，即荷载试验效率系数达到，以满足试验规范要求。试验过程加载采用分级加载的方式，分4级加载，分别为：25%→50%→75%→100%。
4.4 试验结论 主桥各控制截面在试验荷载作用下挠度实测值均小于理论计算值，挠度校验系数小于1.0，且基本接近常值下限，表明其整体刚度较大，满足设计要求。主桥各控制截面在分级试验荷载作用下挠度变化基本符合线性变化趋势，表明其处于良好的弹性工作状态。拱肋和系梁控制截面在试验荷载作用下应力实测值均小于理论计算值，满足应力校验系数小于1.0，说明结构强度满足设计要求，在试验荷载下具有一定安全储备。在分级加载作用下，控制截面应力变化趋势基本符合线性关系，说明结构在试验荷载作用下，结构的受力状态基本处于弹性范围之内。在试验荷载作用下，主桥各测试断面卸载后其残余变形量均在《大跨径混凝土桥梁试验方法》规定的20%以内，说明结构产生的挠度能够得到恢复，表明结构处于线弹性工作状态。在试验前后对结构各关键部位和控制截面进行了检查，无明显可见裂缝产生，表明结构在试验荷载作用下结构抗裂性基本满足设计要求。
5 结语
桥梁荷载试验结果在人行天桥结构承载力评估中具有不可替代的作用，工程上比较通用的方法是采用堆载的方法进行静载试验，就目前而言，存在的主要问题是如何更精细、更有效地利用荷载试验得到的数据结果有效地识别结构的损伤和承载力水平状况，并由此评估结构的可靠度水平和预期寿命，并用以指导结构的维修养护。对于桥梁荷载试验本身，一些不需要中断桥梁交通，历时短的快速检测试验方法如环境脉动激励试验也将会进一步得到发展，以更快速有效地评估桥梁的承载能力。
参考文献：
[1]JTJ 023-85.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S]. 来源: 《建筑中文网》.
原文网址：http://www.pipcn.com/research/200906/13339.htm
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