暴 叶 凯

(山西路桥集团试验检测中心有限公司，山西 太原 030031)

0 引言

公路桥梁属于现代化的交通主体，在交通运输过程中占据着十分重要的作用。但受施工技术以及施工环境等因素的限制，随着公路桥梁施工时间的推移，其承载能力也会不断降低，甚至无法再满足基本的交通运输要求，影响了人们的正常出行。且随着车辆重力的不断增加，公路桥梁的承载能力也发生了较大变化。对此，相关部门应有效测量桥梁的实际承载力及使用状态，以便及时完善交通网络体系。

1 公路桥梁承载力试验作用

目前，我国公路桥梁的建设技术已经逐步成熟，且随着科学技术的不断进步，桥梁结构的设计方法也发生了较大改变，但依然存在影响桥梁质量水平的不确定性因素，人们更倾向于了解桥梁的实际使用性能及效果。对此，在公路桥梁竣工验收环节应采用单片箱梁承载力检测试验分析桥梁的实际承载能力及质量水平，确保桥梁的安全性与稳定性，也为以后桥梁养护工作提供更多的参考依据。

2 工程概况

某高速公路桥梁采用了预应力混凝土结构，单幅桥面宽为12.25 m，汽车的荷载量为公路Ⅰ级，现浇梁采用了先简后支的结构。工作人员通过计算可知，箱梁的高度为1.6 m，且跨径为30 m，混凝土设计强度为等级C50。本次主要检测编号为2-1与2-4两片箱梁，其预留试块的设计强度满足了基本标准。但在回弹测试两片箱梁的抗压强度时，工作人员并未明确箱梁的实际承载力，且抗压强度的平均值不能满足标准的设计强度。

3 静载试验

观察受检梁可以发现，施工支模处于较好的状态，且箱梁外观平整光滑。通过表面色泽可以看出，工作人员后期并未做好箱

梁的养护工作，两个构件表面并未发现明显的荷载裂缝与非荷载裂缝。为了进一步明确箱梁的实际情况，技术工作人员需要针对箱梁进行非破损的荷载试验，以便有效确定箱梁的刚度、抗压强度以及自身性能等因素，明确箱梁的实际承载力。但受技术等因素的限制，技术人员不能在检测期间连续浇筑箱梁的现浇接头，也无法在组装完毕箱梁后立即开始检测工作。本次施工工程中的箱梁力学性质较易受到现浇连续接头以及施工技术等因素的影响，且箱梁主要采用了先简后支的连续结构。因此，在结合箱梁不受力时，应针对箱梁进行跨简支梁试验，并进一步将其简化为箱梁支梁的受力模型。

3.1 试验项目

1)在施加荷载力的基础上有效测定控制截面的应变力。

2)在施加荷载力的基础上检测控制截面挠度。

3)在施加荷载力的基础上检测箱梁的开缝情况。

3.2 截面选取

在荷载力的作用下，为了有效测定箱梁内力与变形情况，技术人员在选择检测截面时应选择可能产生最大内力与最大变形的截面。同时，工作人员还应在明确检测目的的基础上，充分考虑测试控制、数据采集等因素，将检测截面定为跨中A—A截面，1/4跨B—B截面以及支点C—C截面，其具体位置如图1所示。

3.3 布置测点

首先是布置应变测点，使用电阻应变片、静态应变测量系统以及计算机等设施。受此桥梁桥面板铺设构造的影响，其不宜设置测点，且由于箱梁壁厚与梁高较小，为了便于作业，应在箱梁控制截面侧面布置应变测点，每个截面布置6个测点，且均对称布置。之后布置挠度测点，且在箱梁各个控制截面下利用电子位移计布置挠度测点，并在每个控制截面布置两个测点，具体位置如图2所示。

除此之外，还应观测裂缝，加载前观测裂缝的分布情况，在荷载持续结束后，测量箱梁两条较大的裂缝宽度。在满载后观察箱梁是否存在新裂缝，并利用显微镜读取裂缝实际宽度。

3.4 试验荷载

试验期间，计算试验荷载并完成布置工作，施工企业应严格参照《公路桥涵设计规范》以及《混凝土结构试验方法标准》等条例，有效计算控制截面下的最不利内力数值，确定构建承载力检验系数，得出控制截面的内力计算值，并据此反算出试验荷载。计算期间，集中力P的各级加载值如表1所示。

表1 静载试验集中力P各级加载值

同时，在试验期间还应遵循以下加载原则：首先，试验采用分级加载方式使用车道荷载加载模式。其次，为了确保测试数据的可靠性与稳定性，每增加一级荷载应持续15 min。工作人员在采集工程情况数据信息时应分两次进行，当发现数据差异较大时还需要完成第三次的数据采集工作。最后，工作人员还应有效检测箱梁结构应力、裂缝以及变形情况，在没有达到最大荷载力前，若箱梁变形、裂缝等未发现不正常受力问题，则应停止加载。

4 静载试验结果分析

4.1 应力及应变特性

箱梁在保持荷载作用力下，无法测量相关的测试设备，加载于不同箱梁位置的荷载量，其混凝土表面产生的应变增量为加载读数与初读数之差。之后根据应力增量以及混凝土表面应力计算公式得出，试验荷载作用下，2-1号与2-4号箱梁各测点混凝土表面最大拉应力分别为0.046 MPa以及-0.161 MPa，满足公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁的设计标准。

4.2 挠度及变形特征

在静荷载作用下，结构变形反映了桥梁整体刚度特性，技术人员根据变形值=(加载读数-初读数)×换算系数的计算公式测得各个构件测点的实际变形值。且控制截面的挠度为同一截面两个挠度测点的平均值，计算得知，2-1与2-4箱梁最大挠度分别为19.00 mm与18.00 mm，得知箱梁具备足够的刚度。

4.3 裂缝开展

加载试验过程中，判断箱梁良好抗裂性能的关键因素为2-1与2-4箱梁均未出现裂缝问题。

总体而言，梁属于典型的受弯构件，在测量荷载作用下的箱梁应变特性、挠度、裂缝情况与应力时，技术人员应通过非破损静载试验进行鉴定，判断施工的合理性及桥梁设计的正确性，明确其是否满足基本的交通需求。通过上述分析可知，在荷载力的作用下，2-1与2-4箱梁的最大裂缝宽度、最大拉应力以及最大挠度等指标均满足公路钢筋混凝土与预应力混凝土的设计标准，且在正常使用状态下，两片箱梁的承载力满足基本的标准设计要求。同时，测量过程中，虽然箱梁混凝土的实际抗压强度没有达到设计强度数值，但其承载力依然满足设计标准，主要因为在箱梁设计期间，技术人员已经考虑了箱梁的可靠性，并进行了一定的安全措施。

本次试验也存在不足之处：

1)本次试验以简化受力模型为基础，但在箱梁实际结构力学行为的检测过程中，还应充分考虑两端现浇连续接头与横梁对箱梁力学特性产生的影响，为此试验期间的计算分析应基于完整的受力模型。

2)此次承载力检测试验为非破损，只可以检测箱梁正常使用极限状态下的承载力，无法检测破坏荷载，还有待深入研究计算构件破坏荷载。

5 结语

随着社会经济不断发展，人们对出行要求也不断增高。公路桥梁直接影响着人民群众的人身及财产安全，而私家车的增多，对公路桥梁质量提出了更高的要求，施工企业必须提高桥梁的承载能力。对此，必须重视公路桥梁单片箱梁的承载力检测工作，以便针对性的设置防护措施，提高桥梁质量水平，为人们的安全出行提供更多保障。