浅谈桥梁静载试验及数据分析
摘要:桥梁静载试验是对桥梁结构工作状态进行直接测试的一种鉴定手段。检测结果是桩基工程质量验收的重要依据。介绍了工程实例，对桥梁的静载试验，对应力、挠度与裂缝变化等测试数据进行了分析。
关键词:桥梁承载力；静载试验；数据分析
随着我国交通事业的不断发展，采用新结构、新材料、新工艺的桥梁结构日益增多，这些桥梁在设计、施工中必然会遇到一些新问题，其设计计算理论或设计参数需要通过桥梁试验予以验证或确定，在大量试验检测数据积累的基础上，就可以逐步建立或完善这类桥梁的设计理论与计算方法。桥梁静载试验是测量桥梁在各种静力荷载工况下的各个控制截面的应力应变及结构的变形，从而确定结构的实际工作性能与设计期望值是否相符，它是检验结构强度、刚度以及其他性能最直接、最有效的方法，且直观可信，得到技术人员的普遍认可。
1工程概况
某大桥位于广东佛山，是一座三矮塔双索面部分斜拉桥，跨径组成为120m+2×210m+115m+30m=685m，主跨跨径在国内同类型桥梁中位居第一位，设计荷载等级为公路—ⅱ级。由于该桥的技术指标高、地质条件复杂、施工环境恶劣，被浙江省交通厅列为全省五大难点重点工程之一。为了检验桥梁结构的设计、施工质量，保证桥梁交工以后结构的安全和正常运营，对该桥进行包括外观质量检
查、斜拉索恒载索力测试、静载试验、动载试验及自振特性测试等内容的交工荷载试验。
2静载试验
静载试验是检验桥梁结构在设计荷载作用下桥梁工作状态与工作性能的有效手段。通过对桥跨结构进行静荷载加载，并测量试验荷载作用下的控制截面应力和挠度等指标，在与理论计算值及相关规范进行比较后，检验实际结构的强度和刚度是否满足设计及规范要求。
2.1测试内容
由于该桥各跨的外观质量基本一致，混凝土强度等级相当，因此选择受力较大的三跨进行静载试验，即120m跨和两个210m跨。测试内容包括应力测试与挠度测试。
过路临时钢结构桥承载力计算书
一、单桩承载力验算
1、计算公式
Qu＝λsUΣqsuili
qsui、－桩周第i层土的极限侧阻；
li-桩周第i层土的厚度；
λs-侧阻挤土效应系数；
2、基本参数
参照设计图纸及《建筑施工手册第四版》可知：
qsu2=30kPa（粉砂）
l2=8m，λs=0.8
3、单桩承载力
Qu＝λsUΣqsuili
=0.8×3.14×0.6×30×8=361.73KN
考虑0.5的安全系数，单桩承载力为241.2KN
二、纵向钢梁受力计算
过路临时桥横向分配梁上铺设单拼40#b工字钢为主纵梁，其计算跨径为9m。
受力计算模型可以简化为2.2*8米的面积上承受60吨的荷载，考虑动荷载安全系数1.3，受力为78吨。此面积上共有15根工字钢共同受力。
（1）抗弯强度计算
1）跨中最大弯矩计算 Mx=ql2/8
l-计算跨径，l=9m
q-均布荷载，q=780/9/15=5.8KN/m，取2倍安全系数11.6 KN/m
Mx=(11.6×9×9)/8=117.45KN·m
2）强度计算
Mx/Wnx≤f-----------------------------由《钢结构设计规范》中查得
Mx-最大计算弯矩，Mx=117.45KNm
f-钢材抗弯强度设计值，f=215N/mm2
Wnx－工字钢的截面抵抗矩，取1140mm3
则：Mx/nWnx=（117.45×1000）/1140=103N/mm2
（2）抗剪承载力计算
1）最大剪力
Vmax=0.5×q×l=0.5×11.6×9=52.2KN
l-计算跨径，l=9m
2）抗剪计算
Τmax=VS/Itw≤fv
V-计算截面沿腹板平面作用的剪力，V=52.2KN
fv-钢材抗剪强度设计值，fv=125N/mm2
I/S=31cm
tw-腹板厚度，取12mm
Τmax=VS/Itw=(52.2×1000)/(31×10×12)=14.03/mm2
3#小桥计算书
第一部分 上部结构
一、设计资料
1、桥梁上部结构资料
计算跨径：mL6.12
桥面净空：m25.025.4—净
板宽：m24.1
板中心线间距：m25.1（全桥共12片，每跨4片板）
空心板高度：m55.0
设计荷载：公路—Ⅱ级荷载，不设人行道故不单独考虑人群荷载
结构重要性系数取。
材料规格：C30混凝土（桥面铺装为C40混凝土）
Mpafck1.20 Mpaftk01.2
Mpafcd8.13 Mpaftd39.1
MpaEc4100.3
普通受力钢筋HRB335钢筋
Mpafsk335 Mpafsd280
MpaEs5100.2 56.0b
箍筋及构造钢筋R235钢筋
Mpafsk235 Mpafsd195 MpaEs5101.2
2、设计依据与参考书
《结构设计原理》贾艳敏、高力主编，人民交通出版社
《桥梁计算示例集》（梁桥）黄侨、王永民主编，人民交通出版社 《桥梁工程》（2007）刘龄嘉主编，人民交通出版社
《公路桥涵标准图》公路桥涵标准图编制组，人民交通出版社
《公路桥涵设计规范》(JTG D60-2004)，人民交通出版社
《公路公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG
D62-2004)，人民交通出版社
《公路桥涵设计手册——梁桥（上册）》徐光辉、胡明义主编，人民交通出版社
二、构造形式及尺寸选定
全桥空心板横断面布置图如图1，每块空心板截面构造尺寸见图2.
图1 全桥空心板横断面布置图
图2 中板和边板截面构造尺寸图
三、空心板毛截面几何特性计算
（一）中板 利用Auto CAD“面域/质量特性”命令查询得 28.3849cmA中，空心板对其重心轴的惯矩410103793.1mmI，空心板界面的抗扭刚度可简化为图3的单箱截面来近似计算：
微控铁路桥梁静载试验系统
概述
微控铁路桥梁静载试验系统是武汉希萌工程咨询有限公司和武汉远通路桥物资有限公司联合开发的全新计算机全自动控制桥梁静载试验系统。它集桥梁静载试验前期准备（包括：桥梁静载试验加载计算，千斤顶自动配套标定和线性回归计算，试验加载循环历程确定，试验大纲自动输出为word文档），试验过程的全自动加载控制和加载过程信息的全记录（可以做到试验过程一人完成，自动加载到各级载荷，在各级载荷处自动持荷保压和全过程地记录加载载荷，梁在加载过程中的个点挠度，及时就算出加载过程的中跨弯矩和梁的挠跨比，加载和记录精准），和试验完毕后，立刻自动输出word文档的试验报告（包括：加载设备布置一览表、加载历程一览表、百分表布置一览表、试验加载记录表、试验挠度记录表、试验时间记录表、产品质量检验报告等）于一体。
有了本系统，彻底改变制梁厂在做桥梁静载试验时，全厂停工参与试验的现状。极大地减少桥梁静载试验的工作量。使得桥梁静载试验的常态化和可控化得到保障。
本系统主要由试验软件系统、试验控制计算机、试验液压站控制系统和试验用液压站四部分组成。各部分相对独立又极易组合。整套设备极其适合目前流动制梁厂使用。
软件部分
软件系统主界面
本系统软件的主界面见图1，界面上包括左边的6个电子百分表，用于实时测定梁的实际挠度，并可以实时显示梁在试验时的挠跨比。右边是加载液压站数据显示和控制部分，有液压系统压力，通过标定数据折算的加载力，和便于操作的液压站电磁阀控制按钮。底部显示加载循环的试验过程，以及试验总体控制按钮。加载循环截面上汇集了试验加载到各载荷等级上的所有必须的参数。底部一组按钮便于试验过程的及时操作。点击“输出Word”按钮，可以得到所有试验数据。见附件1。
图1 软件系统主界面
试验数据输入界面
由于铁路混凝土梁的种类多，而且试验梁龄也不一样，这样加载的载荷数据不同。图2界面就是方便用户设定试验梁参数的输入。用户可以直接选取右边选择框里的图号，就可直接将试验梁的参数填入各编辑框，只要选取试验梁的灌注日期，张拉日期和实验日期，即可得到试验梁的所有试验加载数据。
