1、前言

1.1公路橋梁承載力試驗的目的與作用

全國每年都有一大批結構新穎、雄偉壯（zhuàng）觀、形式多樣的橋梁建成，無論在橋梁單跨跨度、結構（gòu）複雜程度和（hé）施工技術難度方麵，我國橋梁建設技術水平已進（jìn）入世界先進之（zhī）列（liè）。

隨著科學技術的進步，橋梁結構的設計方法和設計理論都有了（le）根（gēn）本（běn）性的變化，然而影響橋（qiáo）梁工（gōng）程質量的許多不確定因素仍然存在，對於建成後的橋梁工程質量，人們更（gèng）希望了解（jiě）和掌（zhǎng）握其使（shǐ）用（yòng）性能和效果。

對那些影響較大（dà）、結（jié）構新（xīn）穎、隱蔽工程較多的橋梁進（jìn）行全橋（qiáo）實橋荷載試驗，是竣工（gōng）驗收時對橋梁工（gōng）程內在質量進行評判時最直（zhí）接和有效（xiào）的方法和（hé）手段。同時亦為設計理論（lùn）、施工（gōng）技術總結積累經驗，為橋梁建設的整體水平提高創造條件，為今後橋梁的養護管理（lǐ）提供科學依據。

美國一位專家（jiā）曾說過：“無（wú）論多麽高新的結構分（fèn）析技術都不能取代用於評估公路大橋性能（néng）的現場測試。當（dāng）建築物承受工作荷載時，記錄下（xià）應變測試結果，根據測試結果工（gōng）程師就（jiù）能更好地（dì）了解橋梁的真實結構響應（yīng）。”

1.2新的公路橋梁汽車荷載標（biāo）準

我國頒布的行業標準《公路工程技術（shù）標準》（JTGB01—2003），將（jiāng）使用近40年的原公路橋涵結構設計采用的車輛荷載標準模式及其分級作了重大調整。一是將四級標準車隊荷載改為公路—I級、公路—，，級兩級汽車荷載二是汽車荷載采用了國外普遍采用（yòng）的車道荷載和（hé）車輛荷載組成的（de）模式；另外，從形式（shì）上取（qǔ）消了驗算荷載，將驗算荷載的影響通過多種途徑間（jiān）接地反映（yìng）到汽車荷（hé）載模式中。

而《公路橋涵設計通用規範》（JTG D 60—2004）亦提出在公路橋（qiáo）涵設計時（shí），車道荷載橫向分布係數應按（àn）設計車道數布置車輛荷載進行計算；同時多車（chē）道橋梁上的汽車荷載應考慮多（duō）車道折減（jiǎn）；當（dāng）橋梁計算跨徑大於（yú）150m時，還應按規定的縱向折減係數進行折減；當為多跨連續結構時，整個結構應按最大的計算（suàn）跨徑考慮（lǜ）汽車荷載效應的縱向折（shé）減。

1．3解讀新的汽車荷載標準

美國早在?944年就在（zài）美國公路橋梁規範（AASHO）中采用車輛荷載與車道荷載，即（jí）雙軌製的活載（zǎi）標準，用以補（bǔ）充活載設計標準的缺陷與不（bú）足。采用（yòng）車道荷載的最大優點是，車道（dào）荷載便於在（zài）影響線上布載，一旦影響（xiǎng）線形狀、麵積及（jí）最大坐標值已知，則加載手續簡便，計算工作量少而對於特定橋型結構的橋梁（liáng），其（qí）內力影響線又是一定的。所以，為簡化橋（qiáo）梁活載標準，同時也是為（wéi）了更加符合橋梁實際使用情況，我國公路橋梁的汽車荷載標準采用國際上常用（yòng）模式是利多弊少的。

對於新（xīn）的汽車荷（hé）載標準，《通用規範》的條文說明是：

①原規範汽車荷載的計算圖式是（shì）一（yī）輛加重（chóng）車和具有規定間距的若幹輛標準車組成的車隊表示的，實踐表明這種（zhǒng）圖式對人工和計算機加載計算都不（bú）很方便，且計（jì）算效應隨橋梁跨徑的變（biàn）化是不連續的（de）。而采用由均布荷載qk組成的圖（tú）式，隻要知道橋梁的影響線（xiàn）麵積和最大豎（shù）坐標，荷載效應即可計算出來，並且這些影響線麵積和豎坐（zuò）標值可在橋梁設（shè）計的有關手（shǒu）冊查得或通過較為簡單的計算得到。

②規範所規定的車道荷載實際上是一個虛擬荷載，它的標準值qk和pk是由對汽車車隊（車重和車距）的測定和效應分析（xī）得到的。

③在橋梁設計時，為取得主梁（liáng）的最大受力，汽車荷（hé）載在（zài）橋麵（miàn）上（shàng）需要偏（piān）心加載，其方法仍可用車輛荷載偏心（xīn）加載，從而得到（dào）汽車荷（hé）載橫（héng）向分（fèn）布係數。

為適應新的汽車荷載標準（zhǔn），在進行（háng）公路橋梁（liáng）承載力試驗和檢測時，則應重點測試橋梁（liáng）的內力縱向影響線和荷載橫向分布係數，進而分析評定橋梁的實際承（chéng）載能力（lì）。

2、公路橋梁承載能力試驗與檢（jiǎn）測方（fāng）法

2.1橋梁承載能力定量檢測程序

對公路橋梁實（shí）施荷載試驗用於檢測和評定其承載能力和（hé）實際狀（zhuàng）況（kuàng），應遵循內外相統一的因果規律，通過（guò）由現象到本質、由表及裏的深化認識和跟蹤，從檢測和現場荷載試驗入（rù）手，尋求橋梁現狀和承載力的定性關係，從而確定橋梁具（jù）體測試方案、測（cè）試孔跨及其測（cè）試部位，按逐級加載的多（duō）工況實施靜態測（cè）試；按（àn）不同車速（sù）進行動態測試；利用應力釋放原理，施測結構自重恒載（zǎi）應力（lì）（有條件和具（jù）有（yǒu）相應測試儀器可考（kǎo）慮做此項測（cè）試工（gōng）作）及（jí）混凝土彈性模量；對結構幾何尺寸作空間變形觀測；對混（hún）凝土材料標號用綜合（hé）法作探測試驗（yàn）等等（děng）。在一係列實測數據的基礎上，將實測（cè）值與理論值作相似條件下的（de）對比分（fèn）析，以校驗係數作（zuò）為指標參數和（hé）合理性的衡量標準。由此，對得出的承載力指標，再經過（guò）可靠度分析和（hé）實際狀況評定，從而確定橋梁實際承載能力和實際狀況。

2.2橋梁縱向影響線的測試

反映橋梁承載（zǎi）力的主要指標當數各控製截麵的內力或應（yīng）力，按新規（guī）範（fàn）要求，當橋（qiáo）梁的縱向影響線和最大豎坐標已知後，荷載作用效（xiào）應（內力或應力（lì））即可得到，橋（qiáo）梁的承載能力也就知道。

下麵結合工程實例，介紹（shào）采用雙軸荷載（zǎi）測定橋梁控製截麵（miàn）內力縱向影響線的方（fāng）法，進而對橋梁承載能力進行評定。

3、拱橋承載能力測試（shì）實例（lì）

3.1黃花大橋概況

黃花大橋位於江西省萍鄉市的320國道上，是一座鋼筋混凝土雙曲（qǔ）拱橋，全長188m，主（zhǔ）橋三（sān）跨，每跨淨距28.5m。主橋設計荷載汽-13，拖-60，橋麵淨寬7.3m，無人行道，矢跨比1／6，設計拱軸係數（shù）M=2.20，主（zhǔ）拱圈寬度為8m，拱圈厚0，88m，立柱式腹（fù）拱墩。下部構造為：15#片石混凝土實體墩和橋台，橋墩頂寬2.5m，基礎均為明挖擴大基礎（chǔ）。

3.2測（cè）定主拱圈縱向影響線

為測定主拱圈混凝土和鋼筋應力沿拱跨縱向分布情況，即縱（zòng）向影響（xiǎng）線，測試時采用兩輛“羅（luó）曼”車偏下（xià）遊布載，共計10個車位（如圖1所示）。

為了測得（dé）縱向影響線，須采用圖1方（fāng）式（shì）布載，將（jiāng）一輛雙軸汽車順橋向布置在各載（zǎi）位上，所得某測點相應的應變（biàn）示於相應載位的縱坐標上，並用迭代法求得該測點位置影響線縱坐標值。

為了求得某測點（diǎn）的縱（zòng）向（xiàng）影響（xiǎng）線峰值，應首先把荷載的後軸置於該測點的位置上，然後以此遞推其他載（zǎi）位。如圖1中載位①載（zǎi）位⑩的載位係列可求得拱（gǒng）頂截麵上各（gè）測點的影響線峰值，因為其中載位⑤的後軸正好位（wèi）於拱頂截麵上。

但對L／4等位於縱粱上的各測點與上述載位係統中各載位的後（hòu）軸作用位置不重（chóng）合，隻能求得這些測點在這些載（zǎi）位下的影響值（zhí），而無法（fǎ）直接求（qiú）得這些測點的（de）影響線峰值。

為了能實測到該測（cè）點的峰值，可在此點布置另一載位的後軸，並向（xiàng）前或向（xiàng）後遞推（tuī）到其它載位，直到橋麵的一端，組成一（yī）個補充載位係（xì）列。如圖1所示，為了補充截麵L／4的峰（fēng）值，補充載位（wèi）係列為載位11和13組成，載位13的後軸作用點在截麵L／4上。為了保證數據正確，荷載要準確稱重，作用（yòng）點位置要盡可能對（duì）準。

3.3橋梁（liáng）荷載橫向分布（bù）係數測定

為測定橋梁的荷載橫向分布情況，分別在試驗孔拱頂和L／4截麵加載測得主拱圈撓度，進而求得橋梁的實際橫向（xiàng）分布係數（shù）。

②加載為兩輛各重300kN“大交通”偏（piān）下遊布置.

3.4大（dà）橋承載能力測試結果

①由實測的橋（qiáo）梁荷載（zǎi）橫向分布係數可知，大橋各肋分配內力較（jiào）均勻，整體性能較好。

②在兩（liǎng）輛“羅曼”車作用下，無論是跨中截麵的混凝土和鋼筋應力，還是（shì）L／4和（hé）拱腳截麵混凝土應力，其（qí）沿橋跨的縱向分布情況，以及相應的縱向（xiàng）影響（xiǎng）線均和理論情況相吻合。說明該橋的施工質量和使（shǐ）用性能較好。拱上建築與拱圈（quān）聯合作用明顯。

4、連續箱梁橋承載能力測試實例

4.1大橋概況

江西吉安贛江公路大橋全長1577.08m.全橋（qiáo）橋孔（kǒng）布（bù）置為34×16m空心板+5×40mT梁+（60+4×100+60）m連續（xù）箱梁（liáng）（主橋）+2X40mT梁+14X16m空（kōng）心板。橋麵淨空為淨—15+2X1.76m人行道。設計荷載：汽（qì）車—超20級，掛車—120，人群荷（hé）載3.5kN／m2。

本橋主橋上部構造為雙箱單室連續箱梁，下部構造為V形預應（yīng）力混凝（níng）土墩，基礎為中7．8m鑽孔灌注樁。

4.2試驗目的和內容

本次試驗的目的是檢測大橋結構的剛度、強度和整體（tǐ）受力性能，檢驗大（dà）橋是否符合設計要求及能否正常使（shǐ）用。因此（cǐ），根據本橋主橋設計特點，以（yǐ）及（jí）正（zhèng）負彎矩分布（bù）情況，在汽車—超20級荷載作用下最大正彎矩（jǔ）位於距39號橋墩支座中心（xīn）沿贛州方向108．9m處（chù）跨中截麵（以下（xià）稱A截麵），最大負彎（wān）矩位於距（jù）39號橋墩支座中心沿贛州方向173．34m處支座截麵（以下稱（chēng）B截麵）。各V型橋墩墩頂設縱橫係（xì）梁是保證V形墩正常工作的重（chóng）要部件，縱向係梁（liáng）為預應力混凝土，橫（héng）向係（xì）梁為普通鋼筋混凝土。為此，測試截麵定為A截麵、B截麵及41號橋墩墩頂縱係梁中點截麵（miàn）（以下稱C截麵）。

4.3測試方法

由於本橋跨徑（jìng）大，測試範圍長，橋麵寬，設計荷載標準高等特點（diǎn），如采用通常用汽車加載，按設計規範的4列車隊滿布橋麵的方（fāng）法，則需要大（dà）量的重型車輛，不僅這種車輛一時難以尋找和集中，而且需（xū）花費過多的經費。為此，本次試（shì）驗采取對上述截麵測取實橋在（zài）試驗荷載（zǎi）作用的實際混凝土應力和撓度縱向影響線，並和（hé）試驗荷載作（zuò）用下理論計算的大橋相應截麵的混（hún）凝土應力和撓度值進行比較分析，從（cóng）而鑒定（dìng）大橋是（shì）否符合設計要求和能否滿足正常（cháng）使用。

4.4試驗加載汽車縱向（xiàng）車位（wèi）布置

試驗時加載汽車（chē）縱向車位布（bù）置是從39號橋墩（dūn）上的連（lián）續箱梁端部開始，向（xiàng）贛州方向每隔8m作為（wéi）一個測試車位，用紅油漆和（hé）鋼尺在橋麵上標出。共（gòng）計布（bù）置41個車位，計加載範（fàn）圍（wéi）總長335m。此時加載後對A、B、C截（jié）麵產生的應力和（hé）撓度值（zhí）很小，可以不考慮其影響。

4.5測試（shì）成（chéng）果分（fèn）析

4.5.1測試成果（guǒ）分類（lèi）整理如（rú）下列表2—表6

4.5.2測試成果分析

①由表2至（zhì）表5中各截（jié）麵的（de）實測值和相（xiàng）應（yīng）的（de）理論（lùn）計（jì）算值的校驗係數可（kě）知，均符合《大跨徑混凝土橋梁的試驗方法》中所規定的1.0≥71>0.8的要求，說明本橋無論是從強度上（shàng）或是剛度上均達到設計要求。

②表6中由實測撓度所推出的活（huó）載橫向分布係數，較好地吻合理論計算的活載橫向分布係數，說明大橋的整體受力（lì）性能較好，符合設計（jì）要求和滿足（zú）正常（cháng）使用要求。

4．6試驗結論與橋梁承載力評定

從（cóng）吉安贛江公路大橋主橋的鑒定性靜載試驗結果分析，大（dà）橋（qiáo）具有足夠的剛（gāng）度和強度（dù）承受設計荷載，其橫向聯係和橋（qiáo）麵是強勁的，活載（zǎi）撓度橫向分布（bù）與計算值吻合，大橋（qiáo）的整體受力性（xìng）能良（liáng）好。因此，可以認為大橋的設計和施工是成功的，達到了預期的目的，可以交付使用。

5、結語

①對於需進行施工質量評定的新建橋梁（liáng），鑒定性荷載試驗的控製荷載就是設（shè）計荷（hé）載；按新規範的要求（qiú），橋（qiáo）梁的承載能力可通過實測主要控製截麵的（de）內力縱向影響線來分析評定。若是需進行承（chéng）載能力評定的（de）既有橋梁（liáng），應（yīng）當（dāng）先進行全橋檢測，查明病害，再確定控製荷載（zǎi），以防進行荷載（zǎi）試驗（yàn）時給既有橋帶來新的損傷；如進行荷載試（shì）驗是為測試重型車輛是否能通過該橋，控製荷載應選擇與（yǔ）重型車輛具有同樣效應的布載方式。

②鑒於我國現行的（de）《公路舊橋承載能力鑒定方法》中靜力加載試驗項目的（de）確定，主要是針對橋梁主要承（chéng）重構件而言，對次要承重構件或局部受荷強度以及橋梁橫向受力特征等問題沒（méi）有涉及（jí），而次要承重構（gòu）件或橋梁橫向受力特（tè）征計算取用合理性（xìng）直接關係到檢算結果的（de）真（zhēn）實性（xìng），同（tóng）時局部受荷強度問題往往是造成橋梁（liáng）無法正常使用的關鍵問題，所以建議增加諸如（rú）行車道板、拱上建築以及橋（qiáo）梁橫向荷載分布測定等的加載試驗項目。隨著我國橋梁建設事業的發展，許多新橋型、新結構已在公路上被廣泛使用，所以（yǐ）有必要結合全國公路橋梁普查情況，增加斜拉橋、懸索橋、連續剛構、剛（gāng）構—連續粱組合體係、無梁板橋、係杆拱、預應力桁架拱、剛架拱等新橋型、新結（jié）構的加載試驗項目。

③考慮到在以往的橋梁試驗鑒定中，經常碰到測讀的結構裂縫寬度雖然超限，但試驗測得（dé）的結構主要控製截麵（miàn）應變和撓度要比計算結果（guǒ）小得多的（de）情況（kuàng），如果僅憑裂縫寬度這一單一指標超限就認定（dìng）一座橋梁承載能（néng）力有問（wèn）題，是不妥的（de）。而規範對裂（liè）縫寬度的限（xiàn）製，更多是從（cóng）耐（nài）久（jiǔ）性角度（dù）考慮的，加上目前影響測讀裂縫寬度的人為因素較多，所以在裂縫評定中建議采用裂縫形態、分布（間距）、高度和寬度以及卸荷閉合等多指標進行綜（zōng）合評定。