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288 连续刚构桥梁荷载试验分析连续刚构桥梁荷载试验分析 Continuous Rigid Frame Bridge Load Test Analysis 陈王剑 Chen Wangjian 摘 要 随着我国对桥梁动力分析设备的逐步更新， 连续刚 构桥梁荷载能力的分析也将越来越精确。但是，仅仅通过 资料进行理论分析还不能够与实际情况达到完全相符。本 文主要阐述了有关连续刚构桥梁荷载试验分析。 关键词 连续刚构 桥梁荷载 试验分析 Abstract Along with the updating of our country analysis eq- uipment for bridge dynamic, analysis of beam load capacity of continuous rigid frame bridge will also become more accurate. However, only through data analysis can not fully consistent with the actual situation. This paper mainly expounds the load test analysis of continuous rigid frame bridge. Keywords continuous rigid frame, bridge load, test analysis 前言 连续刚构桥由于跨度大，要保持它的稳定性首 先要进行科学的计算。桥梁荷载试验主要检测的目 的就是考察应力和挠度的变化，而承载力指标体现 的是结构在最不利的受力情况下的各种指标。本文 针对连续刚构桥梁荷载试验进行深入的研究和探 讨。 一、 连续刚构桥概述 我们常说的连续刚构桥，不仅具有墩梁固结、 主梁连续的特点，可以使桥梁无伸缩缝、保证平稳 行车，还具有无体系转换、不设支座的特点，从而 提高桥梁的抗震性，减少桥梁支座的材料用量。此 外，连续刚构桥因其科学合理的内力分布，且科学 的桥墩刚度设计，对降低主梁弯矩有很大帮助，可 以有效地增大跨径。 假设在最不利作用的情况下，无论是桥梁墩顶 的水平位移、转角位移，还是墩身剪力，都会产生 较大的变化，从这一角度来看，墩身的抗推刚度又 不可过小。这就要求，在设计高墩边跨连续刚构桥 的桥墩时，必须对墩身刚度做出精确的计算、合理 的设计。 二、 连续刚构桥的构造特点 1. 立面结构布置 立面有不同的结构形式，连续刚构桥的主梁结 构为适应主梁内力的变化，在纵桥类型上通常采用 不等跨变高度截面的结构布置形式。在工程实例中 应根据主梁的内力分布情况，具体按照等强度原则 选定。受温度的影响，为了满足温度变形，在全桥 跨度较长的情况下，将中间的若干孔设置成连续刚 构桥体系， 从而将全桥主梁做成连续整体结构体系， 而其余的孔则可以设计成墩梁铰支的连续梁体系， 这就通常所称的刚构连续组合梁桥。 2. 预应力筋的结构布置 预应力筋是连续刚构桥的的重要组成部分，它 的结构布置与连续梁桥的结构布置十分的相似，即 常见的有横向、竖向、纵向预应力筋，这就是工程 施工中常称的三向预应力结构。随着施工技术的革 新，在目前在连续刚构桥的设计之中，有许多新的 施工工艺不断地被探索，在此基础上提出了新的理 论实践，在纵向预应力筋的布置上只采用底板索、 顶板索和仅在边跨的端部设置，在受力的特殊要求 下，设置了部分弯起索的新的配索方案。 3. 连续刚构桥的适用范围 由于刚构桥相比于其他结构类型的桥梁具有许 多优良特点， 尤其是在我国较为复杂的地形结构下， 高墩、大跨的桥梁结构被广泛地应用于桥梁基础工 程之中。连续刚构桥常用于高墩、大跨的桥梁结构 之中，在工程施工中，该式桥梁上部结构由于具有 连续梁施工的一般特点，连续梁施工的工艺许多都 可以直接借鉴，因此可以省下许多不必要的麻烦， 有较好的技术经济性。 三、 连续刚构桥梁荷载试验的流程 1. 荷载试验的流程 试验的准备阶段：试验的准备过程是保证整个 试验顺利进行的前提和基础。此阶段的准备内容包 括对桥梁设计资料、施工工艺记录、监理记录、材 料和工艺试验资料、养护记录、维护记录等与桥梁 相关资料的收集；对桥梁现状的调研，包括桥面、 承载结构、支座、基础等进行表面检查；对设计荷 载、 试验拟定加载所产生的内力变化进行理论计算， 制定加载方案、测量方案、仪器设备的选型等；在 试验的现场搭建必要的辅助设施，如脚手架、测试 仪表支架、放样的表面处理、测量单元布置、测量 仪器校准等。整个准备阶段应当将所有保证试验顺 利进行的工作准备到位。 2. 试验的实施阶段 试验的实施阶段是加载和观察的实施，是整个 试验的核心。这个阶段在各项准备工作到位的前提 下进行，按照设计完成的试验方案进行，利用适合 加载的设备对桥梁构件进行加载，同时采集各种仪 器的检测数据，观测试验对象在加载前后的指标改 变，如挠度、应变情况、裂缝变化、加速度等，同 时利用人工或者仪器记录的方式对各种观测的数据 进行准确而完整的记录。有时为了加载方案的完善 还可进行试探性试验，以求更好的试验结果。 3. 试验的结果分析和报告 分析和评价试验的效果也是重要的试验步骤之 一。原始资料包括了大量的观测数据、文字记录、 图表资料等，受到各种因素的影响，通常这些记录 不会具备很强的条理性，所体现出的结果也不能体 现出客观规律。所以，需要在试验后对其进行整理 和分析，进行综合性分析和比较，从中找到规律和 有价值的资料。同时利用设备和软件对数据进行科 学的分析，并按照相关的规范进行计算，这样才能 得到有效的试验结果。完成数据分析后，就可以按 照相关的规范、流程和检测目的的需求完成试验报 告，即对检测对象进行科学评价。 四、 连续刚构桥梁荷载试验分析 某高速公路大桥全长 1 580.52 m，主桥为 66+ 5 120+66 m 刚构连续组合梁桥，其中 10 号、11 号 墩为梁墩固结的双薄壁墩。引桥分别为 7 40、2 040 m 预应力混凝土连续 T 梁；主桥主梁采用预应力混凝 土箱梁，为双箱单室截面；桥面宽度 25.5 m，最大 纵坡2.0% ，桥面横坡 1.5%，设计荷载汽车超 20 级，挂车120，设计时速 100 km/h，双向四车 道。下面对该大桥荷载试验进行分析。 1. 测试断面及测点布置 测试截面选在箱梁跨中截面、1/4 截面，支点 截面以及 T 梁的跨中截面和支点截面。 2. 试验方法 （1）应变拟采用在箱梁表面粘贴型号为 SM-5A 型的钢弦式应变计，配匹振弦式读数器 MB6TL 系统 测量。 （2）控制截面挠度，采用 Topcon 精密电子水 准仪进行测量，测量精度 0.1 mm。 （3）结构控制部位的混凝土表面开裂情况，采 用人工目力观测，辅助刻度放大镜测定裂缝宽度， 裂缝长度和位置采用 5 m 钢卷尺直接量测。 3. 试验加载程序 （1）在进行正式加载试验前，宜用两辆载重加 载车在桥跨 L/2 和 L/4 进行横桥向对称的预加载， 预加载试验每一加载载位的持荷时间以不少于 20 分钟为宜。预加载的目的在于，一方面是使结构进 入正常工作状态，另一方面是检查测试系统和试验 组织是否工作正常。预加载卸至零荷载，并在结构 得到充分的零荷恢复后，才可进入正式加载试验。 （2）正式加载试验按加载工况序号逐一进行， 完成一个序号的加载工况后，应使结构得到充分的 零荷恢复，方可进入下一序号的加载工况。结构零 荷载充分恢复的标志是，实测结构的最大变位在最 后一个 10 分钟内的增量小于第一个 10 分钟内增量 的 15%。 五、 基于荷载试验的连续刚构桥梁承载力评定方法 1. 桥梁静载荷试验及其结果分析与评估 通过试验就能够得到一系列的静载荷试验数 据，对静载荷试验数据进行整理、认识、理解和分 析的过程实际上就是一个进一步深化的过程，在此 过程当中我们希望能够探索出试验数据的内在规 律，从而通过这样一种内在规律来对桥梁的结构或 者是性能进行科学有效的评价和分析。在对静载荷 试验数据进行处理和分析的过程当中主要需要突出 对数据所进行的整理修正和对评价方法与指标的选 择使用，而桥梁结构静载荷试验的评价指标实际上 包括两个具体的方面：一方面是实测值与规范值的 比较，这样一种比较的结果能够准确地体现结构的 实际工作状态；另一方面就是实测值与理论计算值 （下转第 294 页） 294 的施工技术（道路桥梁路基工程常见的施工技术如 表 1） ，以避免问题的发生。 表 1 道路桥梁路基工程常见的施工技术 处理思路 处理技术 台背填筑 换填材料（碎石、砂砾石等） 挤密桩 减少路基 压缩变形 加筋（土工网等） 桥头搭板 柔性桥台 沉降过渡 方法 渐变桩 地基处理（超载预压、粉喷桩、钢渣 桩） 减少地基 沉降 使用轻质材料填筑路基（EPS、发泡珍 珠岩、粉煤灰等） 预设反向坡度 道 路 桥 梁 路 基 工 程 常 见 的 施 工 技 术 路面处理 设置过渡路面 （1）做好施工前技术准备 在路基工程施工前， 相应的施工人员应该详细、 全面地熟悉路基的设计和技术的应用。相关的人员 还要根据设计图纸和方案，到施工现场进行调查与 核对，保证后期施工的合理性。此外，在施工前期， 还需重视路基施工的排水准备，以便于在后期施工 中能及时地排出施工期间的雨水，保证施工质量的 完好。 （2）保证路基底层处理的有效性 在路基工程施工中，底层处理施工技术属于一 项十分关键的技术。因此，一定要保证路基底层处 理的有效性。首先，于底层处理施工前，对周围地 表的植被、垃圾、土等不需要的杂物清理干净；其 次，对施工现场的有洼地、水田池塘等地段进行平 整与压实处理，还需进行排水疏干、抛石挤淤、换 填等处理，以促进路基底层的稳定性；第三，在路 基底层压实处理时，尽量采用大吨位压路机，以加 大压实密度，确保底层的坚实与稳定。 （3）严格选择合理的建筑材料 路基工程施工中，选择最合理的建筑材料，可 有效保证路基质量的良好性。因此，相关的负责人 员一定要严格选择合理的路基建筑材料。例如填料 土的选择，必须于施工前对所选择的填料土进行各 项试验。在保证土质符合标准之后，再决定使用。 （4）重视路基的填筑施工技术 于路基工程施工过程中，针对低凹地段、土质 不合格地段等处需要进行路基土方填筑。首先，在 填筑施工中，需遵循“分层平行摊铺”的原则，以 便填料的均匀摊铺，且每层的填筑厚度要保持在 30 cm 及以下。其次，在整个路基填筑施工中，均采 用分层填筑、分层碾压的方式，填料的铺设宽度需 超过路堤设计宽度的 30 cm 及以上。第三，在路基 填筑时，一定要保证石方的质量。选择的混合料时， 一定要进行严格的筛选。 （5） 重视碾压机具的选择及碾压时最佳含水量 的控制 压路机的吨位以及钢轮的重叠宽度、碾压遍数 都要通过试验段得出经验数据，然后进行推广。 （6）路基防护 关于路基防护， 一定要在路面完工后及时进行。 可根据气候和边坡大小，选择植被防护、喷浆（混 凝土）防护、砌石或砼预制块护坡等。 2. 路面工程施工技术的加强对策 针对道路桥梁路面工程施工中容易出现的问 题，需采取相对应的措施。只有加强各环节施工技 术，才能确保路面工程质量。 （1） 路面工程沥青混凝土离析问题的加强措施 首先，在工程现场运输车卸料时，一定要保证 运输车起斗的速度，防止速度过快，沥青混合料的 供给需均匀连续。其次，在施工过程中使用一根完 整的螺旋，以避免螺旋连接部位处理不当而导致的 混凝土离析问题。且最好能采用两台摊铺机同时作 业，避免摊铺中间及两侧密实度不一致、温差离析 等现象。第三，在使用混合料时，需采取车辆保温、 减少运输时间、提高拌合温度等有效的手段，尽量 避免混合料温度差异过大。 （2）路面工程起砂开裂问题的加强措施 在道路桥梁路面工程施工当中，可采取以下几 种施工技术加强措施，来防止路面工程起砂、开裂 等问题的发生。其一，尽量选择收缩性小、水化热 小的水泥；其二，在配比时，严格控制水灰比，不 得在施工时于混凝土表面浇水或洒干水泥；其三， 混凝土配置中，需严格控制好水泥的用量，且砂石 含泥量也要合理，以保证混凝土振捣的密实度；其 四，于模板使用前，先将所用模板的表面清理干净， 并将脱膜剂仔细、均匀的涂刷好。混凝土浇筑时， 一定要根据标准的流程进行。 （3）路面工程裂缝问题的加强措施 为控制好路面工程的裂缝问题，必须要在路面 工程施工全过程中保证每个环节施工技术的有效性 与合理性。严格按照规范的施工流程进行施工，并 在施工时充分地考虑到天气、温度、湿度等方面的 影响，以便及时采取措施来加强。若是在路面工程 施工完毕后，还有裂缝现象出现，则要先暂封道路， 采取有效的技术手段对裂缝进行修补处理。在裂缝 处理好之后，需先进行碾压试验，以保证行车的舒 适和裂缝的修补完好。 3. 桥梁工程施工技术的加强对策 针对桥梁工程施工技术现状中存在的一些问 题，可采取以下几点对策来解决，以保证道路桥梁 工程中桥梁性能与质量的良好性。 （1）规范施工技术 在施工过程前， 需加强对施工人员的技术培训， 保证施工人员作业的专业性。并加强对与施工相关 设计的检测与审核，保证施工技术的可行性与可靠 性。 （2）加强桥梁桩基施工质量的控制 在桥梁施工中，需充分地考虑到气候、温湿度、 地质构造等自然条件对桩基施工造成的影响。 （3）选择合适的支座和伸缩缝。 （4）加强桥梁施工过程的质量管理 将科学、合理、有效的质量管理渗透于桥梁工 程施工的全过程当中， 对控制施工技术的不合理性， 提高施工质量、避免施工隐患等有着十分积极的意 义。因此，相应的施工企业还需加强桥梁施工的质 量管理，提高桥梁施工质量，进而保证整体道路桥 梁工程的质量。 四、 结语 道路桥梁施工属于一项施工技术复杂、施工内 容多、施工工期长的系统性重要工程。若在施工过 程当中存在诸多的技术问题，则会给工程留下质量 安全隐患，进而严重影响到施工完毕后道路桥梁的 正常使用。基于这些因素考虑，相关的施工企业与 施工技术人员应该加强对道路桥梁工程施工中路基 施工、路面施工以及桥梁施工等方面的施工技术管 控，务必要保证施工技术使用的合理性。进而全面 提升工程项目的施工质量，促进我国道路桥梁建设 事业的长效、可持续发展。 参考文献 1邓恢明.探讨如何提高城市道路桥梁施工技术 J.江西建材,2013. 2李淼龙.试论道路桥梁冬季施工中混凝土浇筑的 施工技术J.科技与企业,2013. 3陈建芳.浅谈如何做好路桥工程中施工技术与质 量的管控J.中国科技博览,2013. （作者单位：中石化中原建设工程有限公司，濮阳 457001） （上接第288页） 的比较，这样一种比较的结果所体现的就是结构的 工作性能。 由此就能够对桥梁进行科学有效的评价。 2. 桥梁动载荷试验及其结果分析与评估 之所以能够通过桥梁动载荷试验结果来对桥梁 的整体结