橋梁靜載試驗的目的及分類

一、靜載試驗的目的

橋梁（liáng）靜載試驗是指對處於工作狀態下或模擬支承的結構物或構件分級緩慢施加設計或等效荷載，對結構物或構件在靜力荷載作用下的力學響應(變形、開裂、破壞等)曆程（chéng）進行測試，然後對現場（chǎng）測試結果進行分析處理，按照有關規（guī）範及規程判斷結構在（zài）荷載作用（yòng）下的工作性前及使用狀態（tài）。

橋梁靜載試驗主要（yào）適用於模擬和研究結構或（huò）構件在（zài）靜力荷載作用下的強度、剛度、抗裂性能等基本性能及破壞機製，通過分析結構及（jí）構件在各種靜力荷載作用下應力、應變、撓度與所施加荷載的關係,為研究和判斷結構工作性能提（tí）供（gòng）科學（xué）、可（kě）靠的（de）數據。橋梁靜載試（shì）驗試驗的目的包括以下幾個方麵：

（1）檢驗橋梁結構的（de）施工質量（liàng），驗（yàn）證其安全性與可靠度。

橋梁結構尤其是大跨度和複雜結構的施工（gōng）是一項複雜的（de）工（gōng）作，其（qí）幹擾因素多,施工控製困難，其施工質量受設計、施工工藝、材（cái）料、環境等因素影響可能會出現各種不同的問題。因此，在（zài）橋梁竣工後往往要通過靜載試驗來（lái）檢驗結構受力性能和承載能力是（shì）否達到設計（jì）文件和規（guī）範的要求（qiú），判定（dìng）橋梁結構的承載能力，為將評（píng）定結（jié）果作（zuò）為評定工程質量（liàng）優劣的主要科學、可靠的依（yī）據。

（2）驗證（zhèng）橋梁結構的設計理（lǐ）論與計算方法

隨著（zhe）科（kē）學技術的不（bú）斷發展，新結構、新技術、新材料（liào）不斷推廣應（yīng）用，致使（shǐ）在橋梁結構的（de）設（shè）計、施工中必然會遇到一些新（xīn）問（wèn）題,其設計（jì）、計算理論或設計參數需要通過（guò）試驗來予（yǔ）以驗證或確定。在積累大量試驗數據的基礎上,就可以逐步建立和（hé）完善這類設計理論與計（jì）算方法,為推動橋梁事業的發展奠（diàn）定基（jī）礎。

（3）掌握（wò）橋梁（liáng）結構的工作性能，判斷橋（qiáo）梁結構的實（shí）際（jì）承載作力（lì）。

隨著我國經濟建設的（de）發展，已經建成各類公（gōng）路橋梁數量已將近100萬座，許（xǔ）多（duō）早期建造的橋梁已經不能滿足現狀交通荷載的要求。早期建造的橋梁由於設計荷載（zǎi）等級偏低，橋梁由於設計、施工等（děng）原因產生的病害、運營環境影（yǐng）響、材料的退化（huà）等影響，以及交通量增（zēng）加使橋梁處於（yú）超載運營狀態，給橋梁結構的安全運營帶來巨大的（de）威脅。幾年來我國各類橋梁（liáng）垮塌事件也時有發生（shēng），此（cǐ）外一些自（zì）然災害和突發事件（jiàn）如地震、特大暴（bào）雨、泥石流以及車船撞擊等造成一些橋梁出（chū）現不同程度的損傷或破壞。因此，通過橋梁靜（jìng）載試驗可以對橋梁（liáng）承載能力和使用性（xìng）能（néng）進行評價，為橋梁采取限載（zǎi）措施或加固改造（zào）提（tí）供依據。對於橋（qiáo）梁（liáng）結構出（chū）現局部構件損傷的情況，可以（yǐ）通過試驗來判斷構件的損傷程度及對整體承載能（néng）力、整體受力性能的影響。

（4）評定橋梁承載能力，完善橋梁技術資料

目前我國（guó）現役橋梁有很多都是早期建設的，由於管理不當或其它原因等已（yǐ）經無法查找到橋梁原設計、施工和竣工（gōng）資料。對於沒有相關資料的橋（qiáo）梁通（tōng）過靜載（zǎi）試驗，可以評估其（qí）使用性能和承載能力，確定橋（qiáo）梁（liáng）的運（yùn）營狀況和（hé）使（shǐ）用條件，並（bìng）補充完善相關技術資料。

二、靜載試驗的分類

橋梁靜載試驗可采用多種分（fèn）類方式，根據（jù）靜載試（shì）驗目的不同，可分（fèn）為科學研究性試驗和生產鑒定性試驗；根據試驗的對（duì）象不同，可以分為原型試驗和（hé）模型試驗；根據試驗場地的不（bú）同，可以分為室內試驗和現場試（shì）驗；根據荷載作（zuò）用時間的長短，可以分為短期荷載試驗和長期荷載試（shì）驗；根據試驗對（duì）象的組成不同（tóng）,可分（fèn）為全橋整（zhěng）體試驗和局（jú）部構件試驗（yàn）。

關於橋梁靜載試驗控製荷載的理解

橋梁的靜載試驗通常需要根據（jù）橋梁結構的形（xíng）式來確定橋梁靜載加載的控製截麵和荷載試驗（yàn）工況。靜載試驗控製截麵根據結構的內力、應力、撓度、裂縫等關鍵指標來設（shè）定控製（zhì）截（jié）麵，控製截麵的（de）控製荷載需（xū）要通過橋梁的結構有限元計算（suàn）分析來確（què）定。

而（ér）靜載試（shì）驗對控（kòng）製截麵內力、應力、撓度和裂縫關鍵指標計算加載的標準目前主要按照橋梁結構的設（shè）計荷載來計（jì）算。按照設計荷載來計算控製截麵的主要受力指標對（duì）於新建（jiàn）的橋梁結構可能（néng）是比較合適的，因為新建橋梁（liáng）的理論計算（suàn）狀態與設計狀（zhuàng）態之間差別較小。

對於既有運營的橋梁，由於橋（qiáo）梁結構病（bìng）害、構件損傷以及材質性能的退化以及（jí）缺（quē）乏橋梁曆次維修加（jiā）固資料等，橋梁結構若采用設計資料進行結構有限元分析，則橋梁結構模型與橋梁結構（gòu）的真實受力狀態之間可（kě）能會存在較大的偏差，最終會影（yǐng）響（xiǎng）橋梁結構承載能力的評定結果。此外橋梁設計的荷載標準可能與橋梁實際運營狀態的（de）現狀交通荷載會往往不同，采用設（shè）計荷載標準的計算結果作為橋梁荷載試驗的控製荷載也是不妥（tuǒ）的。換句話來說，采用設計荷載作為計算試驗控製荷載的依據，即使橋梁荷（hé）載試驗的（de）承載能力能滿足原設計荷載的承載要求，也不能保證橋梁結構在現狀交通狀態下的安全運營。

綜上所述，橋梁靜載試驗在設計靜載加載方案時，對於控製（zhì）截麵的關鍵指標計算的試驗控製荷載的選擇包括：橋梁設計荷載指標和現狀（zhuàng）交通荷載模型指標（biāo）。當橋梁結構實際（jì）受力狀態與設計狀態偏差較小，且現狀交通荷載與設計荷載標準基本相當時，靜載試驗控製荷載計算可以（yǐ）選用設計荷載標準。當橋梁（liáng）結構（gòu）的受力狀態與設計狀態差別較大，應對（duì）橋梁結構進行詳細的檢測，依（yī）據檢測（cè）結果來修正橋梁結構的（de）模型。當橋梁現狀交通荷載與設（shè）計荷載標準相差較大時，應該對（duì）橋梁通行的（de）交通荷載進行調查統計，以橋梁實際統計分析的交通荷載作（zuò）為（wéi）試驗控製荷載的依據。

（1）設計控製荷載

為（wéi）保證（zhèng）荷載試驗的（de）有效性，要根據設計（jì）要求和現現行的規範確定控製荷載，不同（tóng）的行業對控製荷載（zǎi）的規定也有所差異。

1） 公路橋梁

對於橋梁（liáng）技術狀況等級（jí）比較好的橋梁（liáng），其設計狀態與橋梁結構真實受力狀態差別較（jiào）小時，可以采用（yòng）設計荷載標準作為試驗（yàn）控製荷載（zǎi）計算的依據。對於此（cǐ）類橋可（kě）以（yǐ）按照《公路橋涵設計（jì）通用規範》(JTG D60—2015)或《公路橋涵設計（jì）通用規（guī）範》(JTG D60—2004)設計荷載標準（zhǔn）；其（qí）荷載等級（jí）分為公路一I級和公路—Ⅱ級；荷（hé）載分為車輛荷載和車道荷載，主梁、主拱、主桁等整體結（jié）構采用車道荷（hé）載控（kòng）製，橋台、橫隔板等局部（bù）加載采用車輛荷載。

2） 城市（shì）橋梁

   橋梁技（jì）術狀況等級較好的橋梁，其設計狀態與（yǔ）真實橋梁結（jié）構受力狀態差別較小時，城市橋梁超載相對較少。因此城市橋梁設計控製荷載標準可以按照《城市橋梁設計（jì）荷載（zǎi）標準》（CJJ 77-98）或《城市橋梁設計規範》（CJJ11-2011）（2019版）；其荷載等級為城—A級（jí）和城—B級（jí）；汽車（chē）荷載應由車道荷（hé）載和車輛荷（hé）載（zǎi）組成，橋梁結構的整體計算應采用車道（dào）荷載，橋梁結構的局部加載、橋台和擋土牆（qiáng）壓（yā）力等的計算應采用車輛荷載。

對於（yú）其它行（háng）業的橋梁和人行專用橋當技術狀況較好（hǎo）時，其試驗控（kòng）製荷載按照相關行業設計荷載（zǎi）標準來執行（háng）。

（2）現狀交（jiāo）通荷載作為控製荷載

當橋梁現狀交通荷載與原設計荷載標（biāo）準相（xiàng）差較大時（shí），即橋梁現狀交通荷（hé）載遠超過其設計荷載標準，橋梁靜載試驗控製荷（hé）載應實際調查統（tǒng）計的交通荷載作為試驗控（kòng）製荷載。

北（běi）京某國（guó）道上橋梁設計荷載等級標準為汽超-20級，其（qí）設計荷載標準中主車車輛重（chóng）力荷載標（biāo）準值為（wéi）300kN，重車車輛的重力荷載（zǎi）標準值為550kN。朱（zhū）尚清等對該國道橋梁安裝動態稱重係統（WIM）,根據動態稱重數（shù）據對橋梁的車輛荷載模型（xíng）進行了研究，統計回歸得到主車車輛重力荷載標準值為570kN，重車車（chē）輛（liàng）的重力荷載標準（zhǔn）值為760kN。通過現狀交通荷載模型與設計荷載標準對比可知，該國道上橋梁現（xiàn）狀交通荷載遠超設計荷（hé）載，采用設計荷載（zǎi）標準作為橋梁靜載試驗的（de）荷載（zǎi）是偏於不安全的（de）。

因此對於早期建造的橋梁，當橋梁現（xiàn）狀交通荷載與設（shè）計荷（hé）載標準相差較大（dà）時，即橋梁存在嚴重超載（zǎi）運營狀態，橋梁靜載試驗控製荷載宜采用現狀交通荷載，才能確保橋梁（liáng）承載能力評（píng）定結果滿足橋梁安全運營的需求。

（3）試驗控製荷載的計算

通常對橋梁進行靜（jìng）載試驗時（shí）橋梁結構承載能力評定的依據的數據，不管是理論計算值還是現場測試值均（jun1）是（shì）在試驗荷載作用下對應的增量，不包括橋梁（liáng）恒載產生的效應。因此對於橋梁靜載試驗的控製荷載是基於活載效應進行加載控製的，可以（yǐ）采用設計正（zhèng）常使用活（huó）載來控製,也可以采用現狀交通統計的活荷載來控製。在橋梁靜載加載試驗（yàn）時模擬設（shè）計或現狀交通荷載所考慮的最不利受力狀態,測試活載作用（yòng）引起（qǐ）的結構（gòu）效應。通常情況（kuàng）下橋（qiáo）梁靜載試驗對於恒載產生（shēng）的效應是難以測量的，對於可以利用施工期間或橋梁健康監測係（xì）統實施時布設預埋傳感器等方法，測定控製部位的恒載（zǎi）應力,以收集盡可（kě）能多的原始數據,對結構性能做出客觀、全麵的（de）判斷。

   對（duì）采用多種設計活載控製的橋梁,需將各種活載對控製部位產生的最大效（xiào）應進行比較.取其中的最大者作為控製荷載。內力(或（huò）變形)控製值采用設計荷（hé）載圖式在內力(或變形)影（yǐng）響線上布載得到,並按規範計入人群、衝擊的影響。對預製裝配式橋梁,如T梁橋、箱形梁橋肋拱橋等,需進行荷（hé）載橫向分布計算（suàn）,以（yǐ）構件為（wéi）單元進行最不利加載。