桥梁静载试验的目的及分类

一、静载试验的目的

桥梁静载试验是指对处于工作状态下或模拟支承的结构物或构件分级缓慢施加设计或等效荷载，对结构物或构件在静力荷载作用下的力学响应(变形、开裂、破坏等)历程进行测试，然后对现场测试结果进行分析处理，按照有关规范及规程判断结构在荷载作用下的工作性前及使用状态。

桥梁静载试验主要适用于模拟和研究结构或构件在静力荷载作用下的强度、刚度、抗裂性能等基本性能及破坏机制，通过分析结构及构件在各种静力荷载作用下应力、应变、挠度与所施加荷载的关系,为研究和判断结构工作性能提供科学、可靠的数据。桥梁静载试验试验的目的包括以下几个方面：

（1）检验桥梁结构的施工质量，验证其安全性与可靠度。

桥梁结构尤其是大跨度和复杂结构的施工是一项复杂的工作，其干扰因素多,施工控制困难，其施工质量受设计、施工工艺、材料、环境等因素影响可能会出现各种不同的问题。因此，在桥梁竣工后往往要通过静载试验来检验结构受力性能和承载能力是否达到设计文件和规范的要求，判定桥梁结构的承载能力，为将评定结果作为评定工程质量优劣的主要科学、可靠的依据。

（2）验证桥梁结构的设计理论与计算方法

随着科学技术的不断发展，新结构、新技术、新材料不断推广应用，致使在桥梁结构的设计、施工中必然会遇到一些新问题,其设计、计算理论或设计参数需要通过试验来予以验证或确定。在积累大量试验数据的基础上,就可以逐步建立和完善这类设计理论与计算方法,为推动桥梁事业的发展奠定基础。

（3）掌握桥梁结构的工作性能，判断桥梁结构的实际承载作力。

随着我国经济建设的发展，已经建成各类公路桥梁数量已将近100万座，许多早期建造的桥梁已经不能满足现状交通荷载的要求。早期建造的桥梁由于设计荷载等级偏低，桥梁由于设计、施工等原因产生的病害、运营环境影响、材料的退化等影响，以及交通量增加使桥梁处于超载运营状态，给桥梁结构的安全运营带来巨大的威胁。几年来我国各类桥梁垮塌事件也时有发生，此外一些自然灾害和突发事件如地震、特大暴雨、泥石流以及车船撞击等造成一些桥梁出现不同程度的损伤或破坏。因此，通过桥梁静载试验可以对桥梁承载能力和使用性能进行评价，为桥梁采取限载措施或加固改造提供依据。对于桥梁结构出现局部构件损伤的情况，可以通过试验来判断构件的损伤程度及对整体承载能力、整体受力性能的影响。

（4）评定桥梁承载能力，完善桥梁技术资料

目前我国现役桥梁有很多都是早期建设的，由于管理不当或其它原因等已经无法查找到桥梁原设计、施工和竣工资料。对于没有相关资料的桥梁通过静载试验，可以评估其使用性能和承载能力，确定桥梁的运营状况和使用条件，并补充完善相关技术资料。

二、静载试验的分类

桥梁静载试验可采用多种分类方式，根据静载试验目的不同，可分为科学研究性试验和生产鉴定性试验；根据试验的对象不同，可以分为原型试验和模型试验；根据试验场地的不同，可以分为室内试验和现场试验；根据荷载作用时间的长短，可以分为短期荷载试验和长期荷载试验；根据试验对象的组成不同,可分为全桥整体试验和局部构件试验。

关于桥梁静载试验控制荷载的理解

桥梁的静载试验通常需要根据桥梁结构的形式来确定桥梁静载加载的控制截面和荷载试验工况。静载试验控制截面根据结构的内力、应力、挠度、裂缝等关键指标来设定控制截面，控制截面的控制荷载需要通过桥梁的结构有限元计算分析来确定。

而静载试验对控制截面内力、应力、挠度和裂缝关键指标计算加载的标准目前主要按照桥梁结构的设计荷载来计算。按照设计荷载来计算控制截面的主要受力指标对于新建的桥梁结构可能是比较合适的，因为新建桥梁的理论计算状态与设计状态之间差别较小。

对于既有运营的桥梁，由于桥梁结构病害、构件损伤以及材质性能的退化以及缺乏桥梁历次维修加固资料等，桥梁结构若采用设计资料进行结构有限元分析，则桥梁结构模型与桥梁结构的真实受力状态之间可能会存在较大的偏差，最终会影响桥梁结构承载能力的评定结果。此外桥梁设计的荷载标准可能与桥梁实际运营状态的现状交通荷载会往往不同，采用设计荷载标准的计算结果作为桥梁荷载试验的控制荷载也是不妥的。换句话来说，采用设计荷载作为计算试验控制荷载的依据，即使桥梁荷载试验的承载能力能满足原设计荷载的承载要求，也不能保证桥梁结构在现状交通状态下的安全运营。

综上所述，桥梁静载试验在设计静载加载方案时，对于控制截面的关键指标计算的试验控制荷载的选择包括：桥梁设计荷载指标和现状交通荷载模型指标。当桥梁结构实际受力状态与设计状态偏差较小，且现状交通荷载与设计荷载标准基本相当时，静载试验控制荷载计算可以选用设计荷载标准。当桥梁结构的受力状态与设计状态差别较大，应对桥梁结构进行详细的检测，依据检测结果来修正桥梁结构的模型。当桥梁现状交通荷载与设计荷载标准相差较大时，应该对桥梁通行的交通荷载进行调查统计，以桥梁实际统计分析的交通荷载作为试验控制荷载的依据。

（1）设计控制荷载

为保证荷载试验的有效性，要根据设计要求和现现行的规范确定控制荷载，不同的行业对控制荷载的规定也有所差异。

1） 公路桥梁

对于桥梁技术状况等级比较好的桥梁，其设计状态与桥梁结构真实受力状态差别较小时，可以采用设计荷载标准作为试验控制荷载计算的依据。对于此类桥可以按照《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60—2015)或《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60—2004)设计荷载标准；其荷载等级分为公路一I级和公路—Ⅱ级；荷载分为车辆荷载和车道荷载，主梁、主拱、主桁等整体结构采用车道荷载控制，桥台、横隔板等局部加载采用车辆荷载。

2） 城市桥梁

   桥梁技术状况等级较好的桥梁，其设计状态与真实桥梁结构受力状态差别较小时，城市桥梁超载相对较少。因此城市桥梁设计控制荷载标准可以按照《城市桥梁设计荷载标准》（CJJ 77-98）或《城市桥梁设计规范》（CJJ11-2011）（2019版）；其荷载等级为城—A级和城—B级；汽车荷载应由车道荷载和车辆荷载组成，桥梁结构的整体计算应采用车道荷载，桥梁结构的局部加载、桥台和挡土墙压力等的计算应采用车辆荷载。

对于其它行业的桥梁和人行专用桥当技术状况较好时，其试验控制荷载按照相关行业设计荷载标准来执行。

（2）现状交通荷载作为控制荷载

当桥梁现状交通荷载与原设计荷载标准相差较大时，即桥梁现状交通荷载远超过其设计荷载标准，桥梁静载试验控制荷载应实际调查统计的交通荷载作为试验控制荷载。

北京某国道上桥梁设计荷载等级标准为汽超-20级，其设计荷载标准中主车车辆重力荷载标准值为300kN，重车车辆的重力荷载标准值为550kN。朱尚清等对该国道桥梁安装动态称重系统（WIM）,根据动态称重数据对桥梁的车辆荷载模型进行了研究，统计回归得到主车车辆重力荷载标准值为570kN，重车车辆的重力荷载标准值为760kN。通过现状交通荷载模型与设计荷载标准对比可知，该国道上桥梁现状交通荷载远超设计荷载，采用设计荷载标准作为桥梁静载试验的荷载是偏于不安全的。

因此对于早期建造的桥梁，当桥梁现状交通荷载与设计荷载标准相差较大时，即桥梁存在严重超载运营状态，桥梁静载试验控制荷载宜采用现状交通荷载，才能确保桥梁承载能力评定结果满足桥梁安全运营的需求。

（3）试验控制荷载的计算

通常对桥梁进行静载试验时桥梁结构承载能力评定的依据的数据，不管是理论计算值还是现场测试值均是在试验荷载作用下对应的增量，不包括桥梁恒载产生的效应。因此对于桥梁静载试验的控制荷载是基于活载效应进行加载控制的，可以采用设计正常使用活载来控制,也可以采用现状交通统计的活荷载来控制。在桥梁静载加载试验时模拟设计或现状交通荷载所考虑的最不利受力状态,测试活载作用引起的结构效应。通常情况下桥梁静载试验对于恒载产生的效应是难以测量的，对于可以利用施工期间或桥梁健康监测系统实施时布设预埋传感器等方法，测定控制部位的恒载应力,以收集尽可能多的原始数据,对结构性能做出客观、全面的判断。

   对采用多种设计活载控制的桥梁,需将各种活载对控制部位产生的最大效应进行比较.取其中的最大者作为控制荷载。内力(或变形)控制值采用设计荷载图式在内力(或变形)影响线上布载得到,并按规范计入人群、冲击的影响。对预制装配式桥梁,如T梁桥、箱形梁桥肋拱桥等,需进行荷载横向分布计算,以构件为单元进行最不利加载。