桥梁静载试验自动控制系统

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。

整套设备及其适合目前流动制梁厂使用。

软件部分
软件系统主界面
试验梁信息、参数录入、加载设备安排和百分表布置对话框
加载载荷计算对话框
加载循环历程编辑对话框
液压张、千斤顶配套标定对话框
配套标定计算机制动数据采集界面。

铁路桥梁静载试验自动控制装置应用技术摘要预制无砟轨道后张法预应力混凝土简支箱梁作为高速铁路的重要组成部分，其施工水平及施工质量直接影响高速铁路的运行速度和安全质量。

静载弯曲试验是检验简支梁结构性能的重要手段，也是检验桥梁抗裂性能及刚性的常用方法。

本文以新建郑州至济南铁路项目为依托，从铁路桥梁静载试验自动控制装置的应用，进行阐述静载试验自动控制在预制无砟轨道后张法预应力混凝土简支箱梁桥梁质量检测中的优势作用，以及发展趋势，为类似预应力施工提供借鉴。

关键词预制无砟轨道后张法预应力混凝土简支箱梁静载试验自动控制装置应用技术1引言在预制无砟轨道后张法预应力混凝土简支箱梁施工中，考虑桥梁设计载荷，确保箱梁生产质量满足设计要求，依据规范《高速铁路预制后张法预应力混凝土简支梁》（TB/T 3432-2016 ）[1]要求“5.5.1当有下列情况时，应进行静载弯曲抗裂性及挠度试验：a）、首孔（件）生产时；b）、正常生产中，每种类型每种跨度，每60件时；c）、有质量缺陷，可能对产品的抗裂性及刚度有较大影响时”，郑济铁路ZPZQ-Ⅲ标段浚县制梁场对XQ24ZW-110箱梁进行静载试验，本次试验采用铁科院JSZK型铁路桥梁静载试验自动控制装置进行静载试验。

图1 铁路桥梁静载试验自动控制装置试验结构示意图2 工程概况新建郑州至济南铁路连接山东、河南两省省会，线路呈西南走向。

郑州至濮阳段东起濮阳市濮阳东站，途径濮阳市、安阳市，省直管县滑县，鹤壁市，新乡市、郑州市，终至既有郑州东站。

线路正线全长197.279 km，桥梁7 座178.342km，桥梁比重90.4%。

新建、改（扩）建车站7个，其中郑州东站、新乡东站为既有车站改（扩）建，濮阳东、内黄、滑县浚县、卫辉南、平原新区为新建车站；同时新建杨庄、马渡和马村共3 个线路所，改建郑徐客专鸿宝线路所。

新建郑州至济南铁路郑州至濮阳段站前Ⅲ标段，起止里程DK275+695.83～DK307+594.8，线路长度31.413km，主要工程：滑县浚县站 2.111km，大运河特大桥（济南台~885#墩（不含）下部及连续梁施工），1 处制梁场。

第40卷第6期2 0 2 0年1 2月中外公路127D O I：10. 14048/j. issn. 1671-2579. 2020.06.026桥梁静载试验方案自动布载及程序实现苟洁、朱浩2-3(1.武汉交通职业学院，湖北武汉430065; 2.中交第二航务工程局有限公司；3.长大桥梁建设施工技术交通行业重点实验室)摘要：为了解决桥梁静载试验中传统手工算法效率低且无法保证非控制截面内力是否超限等问题，该文基于M atlab程序开发平台，根据影响线基本原理，利用Midas/Civil桥梁模型导出的影响线，开发了一种可实现车辆自动化布载方案的计算程序。

该程序能对车辆加载方案（包括车型、车间距和加载模式）进行自动搜索，并能生成相应加载方案的M idas静力荷载工况命令流，通过命令流与M idas软件可实现交互式校核，实现对控制截面和非控制截面的内力检算。

以某双曲拱桥为例，开展了车辆自动化布载方案研究，结果表明：程序计算速度快，加载效率高，交互式功能可在一定程度上对相关截面进行承载能力验算.确保静载试验方案的安全性。

关键词：静载试验；桥梁工程；试验方案；影响线；Midas/Civil1引言随着中国经济的高速发展，对交通运输事业的重点投人，中国逐渐成为世界桥梁大国之一。

桥梁从过 去的梁桥、拱桥，发展到现在的悬索桥、斜拉桥等，其形式不再单一，结构变得独特，造型逐渐新颖。

但随着技 术的日益成熟，各种桥梁事故却频有发生。

桥梁的建 造过程或是使用过程中，其结构的整体性最为重要。

桥梁竣工验收之前，桥梁静载试验是对其承载能力判定以及施工质量检验的重要途径。

桥梁静载试验因其重要性广受业内关注，但静载表1锚梁、锚杆安装最大偏差统计大型锚固系统的安装施工。

锚梁安装 锚杆安装项目规定值或允许偏差/m m 实测最大误差绝对值/m m规定值或允许偏差/m m实测最大误差绝对值/m m•r轴士 108.6士108.07轴士5 4. 1士5 3.52轴土5 3.9士5 4.56 800 t，针对此庞大工程，提出了锚固系统分层安装施 工工艺，研发了混凝土台阶+型钢混合型支架系统。

桥梁结构静载试验的量测仪器的使用事物的量变是质变的重要反映，桥梁结构也不例外。

所以桥梁检验不公要观察结构的变化的形态。

更重要的要取得反映结构性能变化的定量数据，只有取得了可靠的数据，才能对结构的性能做出正确的结论，以达到试验目的。

随着科学技术的不断发展，各学科互相渗透，新的量测仪器也不断涌现，从最简单的逐个测读，手工记录的仪表到应用计算机快速采集和处理数据的复杂系统，种类繁多，原理各异，量测系统基本上由三部分组成：如图1—1所示：图1-1感受部分把直接从测点上感受的被测信号传给放大部分，通过各种元件（机械式，电子式或光学式的）转换放大后传给最后部分，启动指针或码管或屏幕等进行指示，显示或记录设备进行记录。

桥梁结构静载试验对量测仪器的基本要求：1． 性能必须满足试验的具体要求，如合适的灵敏度，足够的精度和量程；2． 安装在结构上的仪表，要求质量轻，体积小，不影响被测结构的工作性能和受力情况；3． 选用的仪表种类，规格应尽量小，尽可避免繁杂的换算而引进误差；4．仪器对环境的适应性要强，且使用方便，工作可靠和经济耐用等。

一． 应变量测仪表结构在外力作用下，内部产生应力，不同部位的应力值是评定结构性质的重要指标，也是建交结构理论的重要依据。

但目前直接测定应力还没有较好的方法，一般均采用测定应变，而通过公式б=E ε求得，或由已知的б-ε曲线查得。

应变的量测通常是在预定的标准长度范围L 内，量测长度变化，增量的平均值△L ，由ε=△L/L 得，这是应变量测的基本原理。

应变量测方法和仪表很多，主要有电测和机测两类，电测法以电阻应变仪量测为主。

（一） 电阻应变仪变仪量测是通过粘贴在试件测点的感受元件电阻应变计与式主义试件同步变形，输出电信号进行量测与处理，其简单流程如下：△I d k △I d ±k △I d±цε图1-2它具有感受元件重量轻，体积小，量测系统信号传递迅速，灵敏度高，可遥测，便于与计算机联用和实现自动化等优点，从而得到大量应用。

目前，我国铁路桥梁按照T B/T 2092—2003《预应力混凝土铁路桥简支梁静载弯曲试验方法及评定标准》[1]进行静载弯曲试验，该试验是评定桥梁使用性能的主要手段。

铁路桥梁静载试验智能化自控系统能够自动完成评定标准所规定加载试验的全过程，加载同步，操作简单，结构稳定、安全，一体化程度高，实现了铁路桥梁静载试验全过程的自动化和信息化。

新建郑州—阜阳铁路ZFZQ-2标扶沟制梁场总面积11.6万m2（174亩），共承担470榀预应力简支箱梁预制及架设任务。

为满足施工需要，保证产品质量，制梁场采用JSZK-Ⅰ型静载试验智能化自控系统。

1 系统原理静载试验智能化自控系统采用模块化结构设计，由主控、加载、校核、荷载测量、挠度测量、裂缝检测、BIM数据传输、安全应急及报警8个模块组成（见图1），配置对应软件程序和接口。

主控模块是加载智能化自控系统的核心，按照预定算法进行计算、分析和判断，完成数据记录、传输以及报告输出；加载模块按照主控模块指令为静载试验提供加载动力；校核、荷载测量模块采用轮辐测量传感器，用于智能化自控系统在高铁预制箱梁静载试验中的应用■　刘志战 刘玉卿 陈宏君 张金帆 郭文昌 尹晓夏摘 要：为满足施工需要，保证产品质量，制梁场在进行铁路桥梁静载试验时采用智能化自控系统，可实现静载试验全过程的自动化和信息化。

介绍智能化自控系统的组成原理，从准备工作、设备安装、应用过程、注意事项等方面分析系统应用情况，并与传统试验方法进行对比，结果表明智能化自控系统具有显著优越性，可确保试验数据的精确性，减少人工投入，提高试验效率及试验结果的可靠性。

关键词：铁路桥梁；智能化；信息化；自控系统；静载试验中图分类号：U24 文献标识码：A 文章编号：1672-061X（2018）05-0028-05 DOI：10.19550/j.issn.1672-061x.2018.05.028图1 智能化自控系统组成加载模块荷载测量模块校核模块挠度测量模块主控模块BIM数据传输模块安全应急及报警模块裂缝检测模块采集加载的力值并检校，为主控模块提供数据并形成闭环；挠度测量模块采用光栅位移计，用于测量梁体在受力后发生的挠度变形，并将数据提供给主控模块进行计算；裂缝检测模块采用振弦检测及图像识别，用于梁体下缘底面及侧面受力裂缝的检测，并提供裂缝的数据及影像资料；BIM数据传输主要通过主控模块的软件程序实现与信息化平台的互联互通；安全应急及报警模块用于防止断电、加载异常等突发情况对静载试验装置的软硬件造成损坏，并实施设备自检、不合格预警、异常情况的报警及处置。

桥梁静载试验是确定桥梁承载能力的一种有效技术手段，桥梁静载试验的加载控制需要根据桥梁静载试验的目的来进行确定。

一、桥梁静载试验的目的公路桥梁静载试验根据试验对象所处的阶段不同，有以下主要目的：（1）施工质量控制阶段对于预制梁板结构在梁体架设前应对预制梁板进行单梁静载试验，以判定单梁承载能力能否满足设计荷载作用下最不利梁的承载要求。

（2）桥梁交（竣）工验收阶段通过桥梁静载试验以判定桥梁结构承载能力能否满足设计荷载的承载要求。

（3）桥梁运营阶段桥梁在运营阶段桥梁通过静载试验用来评定桥梁承载能力能否满足运营荷载的要求。

对于新建桥梁，其运营荷载和设计荷载基本相当时可以用设计荷载来控制；对于一些旧（老）桥、运营荷载远大于设计荷载时，应以桥梁的实际调查荷载作为试验荷载。

（4）特殊通行荷载桥梁在运营过程中由于阅兵或特殊设备运输等需要通过特殊超载或大件运输车辆，桥梁静载试验的目的就是通过静载试验来判定特殊通行荷载能否安全通行，是否需要采取加固措施等。

对于人行天桥的静载试验由于设计荷载考虑的人群荷载有一定的安全系数，天桥的静载试验的目的主要是检验桥梁承载能力能否满足设计荷载要求。

二、静载加载控制1、单梁静载试验单梁静载试验对象为多梁（肋）式结构，单梁试验应根据桥梁设计荷载按照横向分布理论进行计算，确定最不利或内力效应最大的单梁内力作为控制荷载，试验加载效率取值在0.85~1.05之间。

2、桥梁交（竣）工静载试验桥梁交（竣）工静载试验，应以设计荷载作为控制荷载，加载效率宜介于0.85~1.05之间。

3、运营桥梁静载试验运营桥梁当实际交通荷载同设计荷载相当时，静载加载荷载以设计荷载作为控制荷载，加载效率按照规范取值宜介于0.95~1.05之间。

当实际交通荷载远大于设计荷载，静载加载荷载笔者建议宜采用实际统计的交通荷载作为控制荷载，加载效率参照规范取值宜介于0.95~1.05之间。

但是我国对于桥梁实际运营荷载的统计模型较少，检测单位静载试验仍选择设计荷载作为控制荷载，因此对于早期设计荷载等级较低的桥梁，静载试验结果可能是桥梁运营存在较大的安全隐患。

交通科技与管理155工程技术 对于桥梁工程建设项目而言，在具体施工过程中所涉及到的施工内容和施工难点相对较多，并且桥梁工程是我国社会经济发展以及城市之间经济贸易往来的重要基础，必须要保证桥梁工程建设施工质量，提高桥梁工程结构的整体稳定性。

在桥梁检测工作过程中，静载试验是其中非常重要的工作环节，通过静载试验测定桥梁结构或构件在试验荷载作用下控制断面的应变和挠度等参数，判定桥跨结构或构件的静力性能。

通过荷载试验以及对试验观测数据的综合分析，校验本桥设计与施工质量，确定工程的可靠性，为交竣工验收提供技术依据。

1　静载试验在桥梁检测工作中的重要作用分析 对于静载试验检测工作方法而言，在实际的实施过程中本质意义上属于一种桥梁工程质量效验和检测工作方法，在实际的静载试验工作当中具有试验周期长、成本更高等方面特性，在检测过程中所对应的荷载量与实际工作中的荷载量有很大的相似性，因此在具体的应用过程中可以对桥梁工程项目的实际情况进行真实反映，能够的更好地验证现有结构在后期运营荷载作用下的工作。

对于桥梁工程项目来讲，在静载试验的实施过程中，可以在桥梁结构的特定位置设置出相应挠度及应变传感器，对结构在静载作用下的挠度和应对变化情况进行全面了解，有效了解桥梁工程结构的实际承载能力以及稳定性能，可以将从理论层面上详细计算桥梁工程各个不同部位的受力特性与实际测量数据相比较，如果发现桥梁工程某些部位产生支撑力或刚性程度不足等问题可以及时进行解决[1]。

2　公路桥梁检测工作中正在试验实施要点分析 有效结合我国某地区一处桥梁工程项目检测工作展开分析和研究，本次桥梁工程为大跨径桥梁工程项目，通过静载试验工作方法对桥梁结构展开全面检测和分析，通过静载数据，对主要控制的截面的强度、刚度、稳定性进行评价，并且根据检测结果提出针对性的维修、加固方案，确保桥梁的运营安全，提高结构的使用年限。

2.1　做好前期准备工作 在工程桥梁检测工作正式开始之前，需要充分做好前期的相关准备工作。

交通世界TRANSPOWORLD收稿日期：2018-01-08作者简介：施香聘（1975—），女，河北邢台人，工程师，从事试验检测相关工作。

桥梁单梁静载试验及质量控制措施施香聘（邢台路桥建设总公司，河北邢台054001）摘要：对静载试验方法进行了总结，并结合工程实例，对某桥梁单梁静载试验的准备工作、加载步骤、评定标准、计算过程、数据处理等试验内容进行了总结和分析，最后提出了桥梁单梁静载试验的质量控制措施。

结果表明，此试验方法和质量控制措施确保了试验结果的准确性。

经检测，所有单梁均符合刚度要求。

关键词：桥梁单梁；静载试验；质量控制中图分类号：U446文献标识码：A1静载试验法测试内容静载试验是将静止的荷载作用在桥梁的某一位置上，检测桥梁结构的静力位移与应变、裂缝、沉降等静态参量的试验项目，将该项试验获取的相关参数作为分析结构强度、刚度和抗裂性能的重要依据，进而判断桥梁的承载能力。

具体测试内容如下。

1.1测量控制截面的参数在截面高度竖向布置至少5个测点，特别要在上缘、下缘以及截面突变处布置测点，测量控制截面的应力值、应力分布状态、位移值、墩顶位移量和支座沉降。

必要时，还应测量支点、横隔板附近剪应力和主拉应力。

1.2测量桥梁结构的位移与变位在每个试验跨内布置至少3个测点，取结构最大的横向位移值、竖向位移值、变位值以及两侧支座沉降值，实测控制截面的内力和挠度影响线。

1.3观测裂缝状况加载试验中认真记录新裂缝出现的荷载量值，对裂缝状况进行详细描述。

卸载后，记录好结构参数的残余量值，观测裂缝的闭合程度。

如果在加载荷载尚未达到计算控制荷载的情况下出现裂缝开展异常，那么必须停止加载，并查找产生这种现象的原因。

2桥梁单梁静载试验关键环节2.1静载试验准备静载试验是桥梁结构无损检测中最为常用的方法之一，试验开始前需要做好如下准备工作：试验应当尽可能在混凝土承受全部预应力后进行；整个试验可在试验台座上进行，试验台座应当具备一定的跨度和足够的刚度与稳定性；试验过程中使用的支座可以选用桥梁运营时的结构支座，并确保支座的位置、高差等与设计要求相符；千斤顶、加力架等设备的工作能力应当控制在1.5~2.5倍最大试验荷载之间；加力架的加载间距为4.0m ，千斤顶、标准压力表的使用数量可按照梁跨度进行计算后确定；试验进行前，应当将千斤顶与油表进行配套，并在试验机上完成校准，确认符合相关规范要求后方可使用；挠度的测量可以使用大量程百分表，最小分度值≤0.05mm 。

铁路桥梁静载试验自动控制装置的研制孙金更【摘要】静载试验是铁路预制梁在产品认证、批量生产中的重要检验手段，试验需多台千斤顶同时加载运行，需要的工作人员多、千斤顶同步加载精度控制困难。

介绍一种集加载、检测、记录等功能为一体的自动控制系统，并具备远程实时监控、试验数据及现场图像实时上传等功能；大量节省试验人员数量的同时，提高试验的精度，具有一键启动完成计算、加载试验、出具试验报告等功能，实现铁路桥梁静载试验的全过程自动化、数据化和信息化，满足桥梁质量控制和铁路建设信息化管理需求。

%The static test is an essential test method for railway prestressed concrete beam in product certification and mass production. The test requires multiple jacks to load simultaneously and more staff, and it is difficult to maintain accurate synchronized jack loading. This paper introduces an automatic control system with integrated loading, detecting and recording, and fulfills real-time remote monitoring, test data and site images uploading and other functions. It requires less test personnel, improves test accuracy, and completes calculation, load test and test reporting simply by one-button start. As a result, whole process automation, digitization and informatization in railway bridge static testare realized and the requirements for bridge quality control and railway construction informatization management are satisfied.【期刊名称】《铁道标准设计》【年(卷),期】2016(060)012【总页数】8页(P54-60,61)【关键词】铁路桥梁;预应力混凝土梁;静载试验;自控装置【作者】孙金更【作者单位】中国铁道科学研究院标准计量研究所，国家铁路产品质量监督检验中心，北京 100081【正文语种】中文【中图分类】U446.1截至2015年底，中国铁路营业里程达12.1万km，高铁运营里程达1.9万km。