陳青華 金永妙

0 引言

靜載試驗(yàn)是目前用以評(píng)定橋梁結(jié)構(gòu)承載力的有效方法之一。靜力荷載試驗(yàn)主要測(cè)試并分析靜載工況下控制截面和典型位置的撓度和應(yīng)力及裂縫狀況,從而得到了橋梁實(shí)際應(yīng)力分布、變形等參數(shù),并與理論計(jì)算進(jìn)行對(duì)比分析,對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)際性能做出評(píng)價(jià),使其為工程竣工驗(yàn)收提供現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)依據(jù)[1-3]。

1 工程概況

某穎河大橋主橋?yàn)轭A(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁結(jié)構(gòu),全長(zhǎng)(70.5+116+70.5)m。梁高按二次拋物線變化。在支點(diǎn)處梁高6.6 m,跨中梁高2.5 m。采用封閉箱形斷面,截面為單箱雙室,箱寬18.5 m;主梁頂板厚度30cm,底板厚度28cm～90cm,腹板厚度50cm～75cm。梁體兩側(cè)均設(shè)3.5 m的大懸臂,懸臂板厚20cm～60cm,橋面板設(shè)橫向預(yù)應(yīng)力束。設(shè)計(jì)荷載:城市—A級(jí)。

2 靜載試驗(yàn)加載方案設(shè)計(jì)

靜載試驗(yàn)加載方案包括試驗(yàn)加載截面布置與加載荷載的確定,其主要內(nèi)容為測(cè)試橋梁典型截面在靜荷載作用下的撓度、截面應(yīng)力以及主要構(gòu)件受力狀況。通過觀測(cè)該橋在靜力荷載作用下的撓度及應(yīng)力,來確定橋跨結(jié)構(gòu)的實(shí)際工作狀態(tài)與理論設(shè)計(jì)是否相符,以此來評(píng)定橋梁的承載能力。

2.1 截面與測(cè)點(diǎn)布置

根據(jù)橋梁分析專用程序,計(jì)算確定橋跨結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)荷載作用下產(chǎn)生最大內(nèi)力的截面和最大變形位置的截面,考慮到結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性,選擇主橋邊跨、中跨作為測(cè)試跨,如圖 1,圖2所示。

2.2 試驗(yàn)荷載方式

依據(jù)有關(guān)規(guī)范及文獻(xiàn)[4],靜力試驗(yàn)荷載采用載重汽車進(jìn)行等效加載,其相應(yīng)加載車輛的數(shù)量及位置應(yīng)使該檢驗(yàn)項(xiàng)目的荷載效率系數(shù)η滿足0.80≤η≤1.05。本試驗(yàn)荷載采用重量為40 t的載重車輛4輛,重量為35 t的載重車輛8輛,共計(jì)12輛。

表1 試驗(yàn)荷載效率

由表1可以看出,本試驗(yàn)各檢驗(yàn)項(xiàng)目的荷載效率均滿足0.80≤η≤1.05,說明試驗(yàn)加載是充分有效的。

試驗(yàn)按3個(gè)加載工況進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)的靜荷載試驗(yàn),車輛及布載方案[5-7]如下:工況 1—主橋中跨跨中(3—3截面)最大正彎矩對(duì)稱加載;工況 2—主橋邊跨(1—1截面)最大正彎矩對(duì)稱加載;工況3—主橋 P16中墩支點(diǎn)(2—2截面)最大負(fù)彎矩加載。

3 靜載試驗(yàn)結(jié)果分析

校驗(yàn)系數(shù)η是反映靜荷載試驗(yàn)數(shù)據(jù)有效性及結(jié)構(gòu)受力合理性的一個(gè)重要參數(shù),它是某一測(cè)點(diǎn)實(shí)測(cè)值與相應(yīng)理論計(jì)算值的比值,實(shí)測(cè)值由試驗(yàn)觀測(cè)所得,理論值由有限元軟件模擬得到。

3.1 應(yīng)力試驗(yàn)結(jié)果

應(yīng)力測(cè)試結(jié)果可根據(jù)應(yīng)力校驗(yàn)系數(shù)確定,它是評(píng)價(jià)橋梁結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及承載能力特性的重要參數(shù)。根據(jù)文獻(xiàn)[4]正常預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的應(yīng)力校驗(yàn)系數(shù)一般在0.60≤ηw≤0.90之間,本次應(yīng)力試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 應(yīng)變實(shí)測(cè)值和計(jì)算值一覽表

由試驗(yàn)結(jié)果可以看出,結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度總體符合設(shè)計(jì)要求,橋梁荷載—應(yīng)力表現(xiàn)正常,橋跨結(jié)構(gòu)滿足設(shè)計(jì)荷載對(duì)其承載能力的要求[8]。

3.2 撓度試驗(yàn)結(jié)果

撓度測(cè)試結(jié)果的好壞可根據(jù)撓度校驗(yàn)系數(shù)確定,根據(jù)文獻(xiàn)[2]可得預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的撓度系數(shù)一般在0.70≤η≤1.00之間,本次撓度試驗(yàn)結(jié)果見表 3。

由試驗(yàn)結(jié)果可以看出,各工況荷載試驗(yàn)作用下相應(yīng)控制截面的撓度實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)均小于相應(yīng)的理論計(jì)算值,主要測(cè)試截面的結(jié)構(gòu)撓度校驗(yàn)系數(shù)介于0.74～0.89之間,變形處于小變形(彈性變形)范圍之內(nèi),最大豎向位移與跨度比均小于JTJ 023-85公路鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定的1/600。橋梁整體性較好,橋梁荷載—變形表現(xiàn)正常,實(shí)際結(jié)構(gòu)的混凝土施工合理,質(zhì)量可靠,結(jié)構(gòu)整體受力性能良好。

表3 撓度實(shí)測(cè)值和計(jì)算值一覽表

4 結(jié)語

本次靜載試驗(yàn)反映了穎河大橋橋跨結(jié)構(gòu)在標(biāo)準(zhǔn)荷載作用下的受力性能。通過該次荷載試驗(yàn)和數(shù)據(jù)的結(jié)果分析,從構(gòu)件承受靜荷載作用下的撓度、應(yīng)變等數(shù)據(jù)出發(fā),可以得到:1)橋跨結(jié)構(gòu)在靜載作用下的變形特征和應(yīng)力分布正常,橋跨結(jié)構(gòu)的整體剛度良好,并具備一定的安全儲(chǔ)備;2)試驗(yàn)結(jié)果表明,結(jié)構(gòu)在正常使用荷載作用下的實(shí)際受力狀態(tài)與結(jié)構(gòu)的理論計(jì)算極為吻合,結(jié)構(gòu)處于良好的彈性工作狀態(tài);3)靜載試驗(yàn)是評(píng)定橋梁結(jié)構(gòu)承載力的有效方法。

[1] 中華人民共和國(guó)交通部,大跨度鋼筋混凝土橋梁的試驗(yàn)方法[S].

[2] JTG D60-2004,公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范[S].

[3] 胡大琳.橋涵工程試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)[M].北京:人民交通出版社,2000.

[4] JTJ 023282,大跨徑混凝土橋梁試驗(yàn)方法[S].

[5] 交通部公路科學(xué)研究所,公路橋梁承載能力檢測(cè)評(píng)定規(guī)程:報(bào)批稿[S].

[6] 諶潤(rùn)水,胡釗芳.公路橋梁荷載試驗(yàn)[M].北京:人民交通出版社,2003.

[7] 陳丕東,李 偉.預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋的靜、動(dòng)載試驗(yàn)研究[J].華北科技學(xué)院學(xué)報(bào),2009(2):44-47.

[8] GB 50010-2002,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].