[科普中国]-设计轮重

设计轮重是了解结构特性的重要手段，不仅用它来直接解决结构的静力问题，就是在进行结构动力试验时，一般也要先进行静载试验，以测定结构有关的特性参数。它的最大优点是加载设备相对来说比较简单，荷载可以逐步施加，还可以随时停止仔细观察结构变形的发展，给人们以最明确和清晰的概念。桥梁结构的静载试验按照不同的试验目的和条件，又可分为破坏性试验和非破坏性试验。

静载重试验静力荷载试验是指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静态外加荷载， 利用检测仪器测试桥梁结构控制部位与控制截面的力学效应，从而评定桥梁承载能力。

桥梁的静载试验是将静荷载作用在桥梁的指定位置，测定桥梁结构的应力、应变、挠度。它是了解桥梁实际工作状态和承载能力的直接手段，能够掌握一些理论上难以计算的部位的受力状态，判别桥梁的安全承载能力，还能够发现一般检查和检测中难以发现的隐蔽病害。通过静载试验可掌握被检测桥跨结构在设计荷载作用下的实际工作性能，对桥梁结构做出总体评价，为桥梁的维护、改建、加固提供依据。

桥梁静载试验主要分单片梁板试验和全桥静载试验。静载试验的步骤主要3 个阶段：①准备工作：准备工作主要包括资料收集、桥孔选择、试验方案的编制；②现场静载试验：现场试验主要包括准备工作、现场预加载和试验、数据采集及分析、及过程监控。③试验报告的出具： 根据实际加载情况进行理论分析，对试验数据进行分析、汇总及比较，最后进行报告编制。静载试验方法主要包括测试截面和试验工况的选择、测试参数确定及其测试位置的确定，测点的布置，荷载加载，数据采集和分析等一系列内容的确定。

静载试验所测的的挠度均为短期活载下的变形，而规范对挠度的限值为长期荷载作用下的限值，故在评定挠度指标时应将长期限值换算为短期荷载作用下的挠度限值，另外，我们所测的挠度值中未包括自重作用下产生的挠度，故在进行限值比较时应考虑恒载作用，裂缝宽度限值的评定同挠度基本一致。在进行应变和应力评定时，有些检测人员往往忽略混凝土结构受力的平面或三维受力状态，为了简便，按单向受力进行处理，忽略混凝土的泊松比等因素的影响。1

解决问题检验桥梁结构的设计及其施工质量，并验证结构的安全性与可靠性。对于大跨桥梁，相关规范规程都要求在完王之后，通过荷载试验来综合地鉴定其工程质量的可靠性，并将试验结果作为评价工程质量的主要依据么一。此外，已建成桥梁结构在运营若干年或遭受各种突发灾害后，必须通过静载试验来确定其承载能力与使用性能，并以此作为继续运营或加固改造的主要依据。

验证桥梁结构的计算理论与设计方法，完善桥梁结构的计算理论，积累工程技术经验。随着公路交通事业的发展，采用新材料、新结构、新工艺的桥梁不断增多。这些新型桥梁在设汁、施工以及运营中必然会遇到一些新的问题，其计算理论或设计方法需要通过荷载试验予以验证，在对大量的试验检测数据进行分析、积累的基础上，可以逐步建立和完善这类桥梁结构计算理论和设计方法以及施工工艺。了解桥梁结构的工作性能，并判断桥梁结构的承载能力。各种结构型式的公路桥梁在使用过程中，有些已经无法满足当前通行荷载（大交通量、荷载等级高、行车速度快等）的要求，有些由于各种环境原因产生了不同程度的损坏有些由于设计或施工差错等原因而产生了各种缺陷。对于这些存在不同问题的既有桥梁，通常采用静载试验的方法来评定其承载能为和使用性能，并确定限载方案或加固方案，特别是对于那些原始设计、施工资料不全的桥梁，静载试验就显得尤为重要。

桩静载重试验在桩顶施加静荷载，测定或检验桩的承载能力，研究其受力性状的试验。按荷载形式可分为轴向压力、轴向拉力(拔力)、横向力和扭转等四种试验，其装置包括加载、基准和量测三部分。一般用液压顶升器(千斤顶)加载，由反力梁与锚桩或支墩构成其反力传递系统；基准装置由基准梁和桩组成，试桩、锚 桩或支墩及基准桩之间应有足够距离。除量测桩顶位移外，还常常沿桩身埋设应变传感器，量测桩身应变。有不同的加载方式，通常是分级施加，每级荷载 均维持至桩顶位移按一定的标准达到稳定。一般应 做出荷载-位移曲线，由此确定桩的承载力。试验结果一般较为可靠，但成本较高。

单桩静载试验是确定单桩承载力和沉降特性最为常用和可靠的方法。静载试验中，作用于桩上的荷载一般由反力装置提供，常用的有堆载反力装置和锚桩反力装置。堆载反力装置就是在桩顶使用钢梁设置一承重平台，上堆重物，依靠放在桩头上的千斤顶将平台逐步顶起，从而将力施加到桩身。锚桩反力装置就是将反力架与锚桩或地锚连接在一起提供反力。2

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胡建平 - 副教授 - 西北工业大学