静载试验方法

桥梁的荷载试验是一种比较直观的鉴定桥梁承载力的方法，而且比较为广大工程技术人员所接受。就静载试验而言，主要是通过在桥梁结构上施加与设计荷载或使用荷载基本相当的外载，采用分级加载的方法，利用检测仪器测试桥梁结构的控制部位与控制截面在各级试验荷载作用下的挠度、应力、裂缝、横向分布系数等特性的变化，将测试结果与结构按相应荷载作用下的计算值与有关规范规定值作比较，从而评定桥梁结构的承载能力。通过校验系数来说明结构潜在的承载力，相对残余变形反映了结构的工作状态。但是静载试验费时、费钱、费力，而且还必须中断交通，因此多在特别需要时才使用。

（一）试验前的准备工作

进行荷载试验非常复杂，试验前应做充分的准备工作，它直接关系到试验的成败与否，关系到试验是否能够取得理想的数据，否则接下来的工作只能是徒劳。

1．选择试验孔

试验孔的选择主要综合考虑以下条件：

（1）该孔计算受力最不利。

（2）该孔施工质量较差，缺陷较多或病害较严重。

（3）该孔便于搭设脚手架及设置测点或试验时便于加载。

试验孔的选择非常重要，它关系到所做的试验是否能够比较准确地反映此部分结构以及整个桥梁结构的性能，需要丰富的现场试验经验。

2．加载方案的确定

选好了试验孔之后，我们要在有限的试验孔上取得有代表性的测试值，必须精心规划加载方案。在满足鉴定桥梁承载力的前提下，加载项目安排应抓住重点，不宜过多。静载试验一般有一两个主要内力控制截面，此外根据桥梁具体情况可设置几个附加内力控制截面。方案中还应根据检查的情况与加载设备的现状确定合适的效率系数。

有时候我们选取的试验孔不止一个，这就要求我们更要有清醒的头脑，如何利用有限的设备满足试验各控制截面的测试要求以及如何组织人员高效有序地进行测试工作都是在方案中需要充分考虑的因素。

3．试验进行当中的配合工作

其他现场配合准备工作如布设测点通常要搭设脚手架，做试验要提前准备荷载车辆，现场需要有关部门配合进行交通管制，还应有必要的照明和稳定的仪器工作电源，以及现场工作人员的安全保障与联络设备等等。现场试验的内容多而复杂，准备工作应尽量考虑周全些，这样才能保证试验能够按照计划有序进行。

（二）静载试验荷载确定的原则

静力试验荷载采用载重汽车来充当，就某一检验项目而言，其所需车辆荷载的数量，将根据设计控制荷载产生的该检验项目（如内力和位移等）的最不利效应值尽量满足公式（2－3）所定原则及等效换算而得，在实际加载过程中，为了满足缩短试验时间以及简化工况的要求，在根据计算结果并且实施试验控制以保证结构安全的前提下，静载荷载效率系数可以加大。如公式（2－3）所示。

很多老桥是按交通部原设计规范《公路桥涵设计通用规范》（JTJ 021－89）来设计荷载的，现行设计规范为《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60－2004），进行荷载试验时可参照原规范重新拟定目前的通行荷载等级，静载试验按现行荷载等级（公路－I级和公路－II级）进行加载试验，静载荷载效率系数也根据现行规范进行计算。

为了确保试验的有效性，根据静力试验荷载效率要求及对各控制断面的计算分析后选择适当的加载车辆数量，并使各测试截面试验荷载效率系数η达到最大。所有试验车装载后要经地磅称重，称重指标有：前轴实际重量、后轴实际重量、满载后总重量。满载后车辆实际总重量误差一般在±200kg以内。根据称重的结果，记录每辆试验车相应的实际重量值。试验用车辆示意图如图2－1所示。

图2－1　试验车辆荷载示意图

试验前对每辆车严格过磅，各试验车辆的型号、轴距与轴重详见表2－4所示。

表2－4　试验用汽车轴距及轴重表

为了获得结构试验荷载与变位关系的连续曲线和防止结构意外损伤，就某一检验项目而言，其静力试验荷载分成预加载、多级加载、多级卸载。加载方式为单次逐级递加到最大荷载，然后逐级卸到零级荷载。试验采取循环加载的方式进行加载。

（三）测试中应获取的主要数据与测试方法

1．根据测试目的确定要获取的数据

桥梁作为一个整体结构物，涉及的细节很多，我们也不可能面面俱到，应根据前期的外观检测以及鉴定工作明确需要测定的部位及需要取得的参数，减少不必要的劳动。

明确目的有利于我们在工作中把握重点，也决定了我们需要取得哪些试验数据，同时也保证关键测试部位数据的可靠度。

2．通常情况下需要监控的数据

通常旧桥需要鉴定的主要是上部结构的受力特性，监控试验荷载各工况下控制截面的应力应变就是主要内容，同时一些正常使用状态下的参数如挠度、裂缝宽度等也是旧桥的主要测试内容。

应力应变的测点布设在前面所述方案阶段主要内力控制截面与附加控制截面，同时根据上部结构的横截面形式在每一个控制截面上又要选取一些有代表性的测点，用以反映整个控制截面的受力状况。对于一些特殊结构，如索结构，一般还需要对索力进行检测。

除此之外还有必要根据实际外观检查发现的一些病害在个别部位进行监测，如支座的沉降、横隔板的错位、剪力缝的开展等等，因为有些非主要受力结构或者附属结构的破坏也会对主要结构的测试结果造成较大的影响，同时也可能是主要结构出现受力不利的主要原因。

3．测试仪器与方法

试验中使用频率较高的仪器有应变仪、挠度计、水准仪、全站仪、百分表等，有时候由于现场条件的限制，我们无法直接使用仪器测试出想得到的参数，这就要求测试人员要有一定的经验，采取一定的措施，用现有的仪器测出想要的数据。

随着科技的不断发展，可以使用到试验中的仪器也越来越先进，操作也越来越方便，能准确测试出我们所要参数的仪器都可以大胆采用。

（四）荷载试验的实施及现场组织安排

现场测试是最后一项工作，也是最关键的一项工作，它是对我们前期准备工作的检验，能否取得准确的数据也与现场试验是否顺利息息相关。

1．合理的分工

桥梁试验从空间上和时间上都涉及一定的范围，每个人在测试过程中的任务也非常繁重，这就需要我们在试验前要精心计划安排，明确每个测试人员各个阶段的任务，做到有条不紊，保证试验按照计划正常进行。

2．试验流程的控制指挥

现场试验要有一名经验丰富的指挥人员，其他配合人员要绝对配合指挥人员的工作。指挥人员要求对整个试验的流程非常清楚，并且明确哪一个阶段该做什么，要读取哪些数据，同时要根据反馈回来的数据及时进行初步判断，不断调整现场试验流程。

荷载要严格按照方案中确定的分级加载方式，当未达到控制荷载工况却发现有数据超过正常允许的范围值时，指挥人员应当中止试验过程以保证试验人员的安全。

3．现场准备工作情况与临时应对措施

正是因为公路旧桥有很多未知的因素，才需要做荷载试验，所以我们对现场试验中可能会出现的问题也难以一一作出预测，比如发现加载车辆与方案中要求的有所区别，可以通过调整车位来满足效率系数的要求。测试过程中试验人员如发现异常情况应及时通知指挥及其他测试人员，作出判断之后再进行后面的工作。