江文智，孟凡成

(黑龍江省吉黑高速公路北安至黑河段工程建設(shè)指揮部)

1 工程概況

該橋上部構(gòu)造采用7～30 m預(yù)應(yīng)力混凝土T梁，先簡(jiǎn)支后連續(xù)，全橋共分兩聯(lián)。連接墩處設(shè)D160型伸縮縫，橋臺(tái)處設(shè)D80型伸縮縫，后臺(tái)設(shè)8m長(zhǎng)搭板。全橋采用板式橡膠支座，橋臺(tái)及連續(xù)墩處設(shè)置GJZF滑板支座，其余橋墩墩頂設(shè)置GJZ板式橡膠支座。下部構(gòu)造橋墩采用墩配樁基礎(chǔ)，橋臺(tái)采用樁接蓋梁橋臺(tái)，基礎(chǔ)采用摩擦樁。

設(shè)計(jì)荷載:公路-Ⅱ級(jí);人群荷載:3 kPa;主梁混凝土標(biāo)號(hào)為:C50。

2 檢測(cè)原理

將靜止的荷載作用于橋梁上的指定位置，以便能夠測(cè)試出結(jié)構(gòu)的靜應(yīng)變、靜位移以及裂縫等，從而推斷橋梁結(jié)構(gòu)在荷載作用下的工作狀態(tài)和使用能力。對(duì)于橋梁結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，靜載往往是指以緩慢速度行駛到橋上指定荷重級(jí)別的車(chē)輛荷載。當(dāng)試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)條件受限制時(shí)，有時(shí)也以施加荷重(如堆置鑄鐵塊、水泥、預(yù)制塊件、水箱等)或者以液壓千斤頂裝置施力等方式來(lái)模擬某一等級(jí)的車(chē)輛荷載，以達(dá)到試驗(yàn)的目的。

3 加載方式

根據(jù)試驗(yàn)的現(xiàn)場(chǎng)情況，本次試驗(yàn)采用水泥預(yù)制塊(所堆積重量通過(guò)理論計(jì)算，水泥預(yù)制塊單塊重1.95 t)加載。通過(guò)堆積水泥預(yù)制塊在指定控制位置(通過(guò)計(jì)算得)，荷載直接作用在檢測(cè)T梁頂面。

4 儀器設(shè)備

本次荷載試驗(yàn)中，應(yīng)力測(cè)量?jī)x器采用數(shù)字式鋼弦應(yīng)變計(jì)進(jìn)行測(cè)試，撓度測(cè)試采用位移計(jì)進(jìn)行測(cè)試。本次試驗(yàn)中的儀器設(shè)備均通過(guò)相應(yīng)的檢定(核準(zhǔn))。

圖1 位移觀測(cè)

5 試驗(yàn)荷載選取及試驗(yàn)截面

苗田沖大橋結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析計(jì)算采用Midas.civil2006有限元程序模擬完成。計(jì)算中結(jié)構(gòu)尺寸參照設(shè)計(jì)圖紙，結(jié)合苗田沖大橋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及橋梁結(jié)構(gòu)有限元計(jì)算的要求，該結(jié)構(gòu)劃分為26個(gè)單元、27個(gè)節(jié)點(diǎn)，邊跨劃分為20個(gè)單元、21個(gè)節(jié)點(diǎn)。依據(jù)試驗(yàn)內(nèi)容要求，分析計(jì)算時(shí)處理情況如下:(1)計(jì)算荷載以公路-Ⅱ級(jí)為基準(zhǔn)，人群荷載:3 kPa;(2)采用一次總算的方法進(jìn)行模擬;(3)橋面鋪裝及護(hù)欄等不參與結(jié)構(gòu)計(jì)算;通過(guò)活載對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)計(jì)算，然后根據(jù)荷載橫向分布系數(shù)確定邊跨邊梁梁截面的最大內(nèi)力，最終確定加載方案。

圖2 應(yīng)變觀測(cè)

5.1 最大內(nèi)力的確定

根據(jù)有限元程序模擬計(jì)算，本跨在公路-Ⅱ級(jí)荷載作用下，橋梁的邊跨最大內(nèi)力截面在距伸縮縫13.5 m處，汽車(chē)荷載產(chǎn)生的彎矩為3 980 kN·m，人群荷載產(chǎn)生的彎矩為399 kN·m。

5.2 荷載橫向分布系數(shù)的計(jì)算

邊梁的荷載橫向分布系數(shù)的采用平面桿系有限元程序進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)本橋的設(shè)計(jì)資料，計(jì)算采用剛性橫梁法計(jì)算。邊梁人群荷載和汽車(chē)荷載橫向分布系數(shù)分別為0.642、0.6111，中梁人群荷載和汽車(chē)荷載橫向分布系數(shù)分別為0.500、0.537。

5.3 加載荷載的確定

根據(jù)邊跨的最大內(nèi)力計(jì)算結(jié)果、邊梁的荷載橫向分布系數(shù)及活載對(duì)邊跨沖擊影響，最終理論確定邊梁的最大內(nèi)力為3 326 kN·m，邊梁實(shí)際加載的最大內(nèi)力為2 977 kN·m。

根據(jù)試驗(yàn)的現(xiàn)場(chǎng)情況，本次試驗(yàn)在滿(mǎn)足荷載效率的情況下采用等效荷載法進(jìn)行加載，邊梁實(shí)際影響線(xiàn)及荷載值布置圖如圖1，實(shí)際加載方式如圖2所示。

5.4 應(yīng)變截面設(shè)置

依據(jù)上述計(jì)算，本次荷載試驗(yàn)測(cè)試截面如圖所示的1/4截面、13.5 m截面和1/2截面，共3個(gè)截面作為應(yīng)力測(cè)試截面。

5.5 應(yīng)變測(cè)點(diǎn)設(shè)置

本次荷載試驗(yàn)邊梁共設(shè)置了14個(gè)應(yīng)變測(cè)點(diǎn)，在各測(cè)點(diǎn)上粘貼振弦式應(yīng)變計(jì)，振弦式應(yīng)變計(jì)的測(cè)試方向與測(cè)試截面的主要受力方向一致。

1/4截面布置:共2支，底面2支。

13.5 m截面布置:共5支，底面2支，側(cè)面3支。

1/2截面布置:共7支，底面2支，側(cè)面5支。

5.6 撓度測(cè)點(diǎn)設(shè)置

撓度設(shè)置點(diǎn)1 m處、L/4處、13.5 m處、L/2處、29 m處，共五處。

6 加載方案

本試驗(yàn)加載總體分三次加載，預(yù)壓:梁頂面布置2列9排預(yù)制塊作為第一次加載，觀察結(jié)構(gòu)的變化，看應(yīng)力和撓度是否異常，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行初略的評(píng)估，看結(jié)果是否在允許范圍。結(jié)果正常，結(jié)構(gòu)處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)進(jìn)行正式加載，梁頂面布置2列9排預(yù)制塊作為第二次加載見(jiàn)圖2，數(shù)據(jù)采集及觀察;結(jié)果正常，進(jìn)行第三次加載。

7 試驗(yàn)結(jié)果與分析

7.1 荷載效驗(yàn)系數(shù)如表1

表1 荷載效驗(yàn)系數(shù)

7.2 撓度測(cè)試結(jié)果及分析

在試驗(yàn)荷載下，各控制截面撓度測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2。

實(shí)測(cè)撓度值與試驗(yàn)荷載作用下的理論值進(jìn)行比較見(jiàn)表3。

7.3 應(yīng)力測(cè)試結(jié)果及分析

在本次荷載試驗(yàn)的數(shù)據(jù)采集中，應(yīng)力的采集是通過(guò)應(yīng)變和彈性模量計(jì)算而得，其中主梁混凝土的彈性模量E取規(guī)范推薦值，E=3.45×104MPa，各控制截面微應(yīng)變值測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表4。

表2 各控制截面撓度測(cè)試結(jié)果

表3 實(shí)測(cè)撓度值與試驗(yàn)荷載作用下的理論值比較

表4 試驗(yàn)荷載作用下，1/2截面微應(yīng)變測(cè)試結(jié)果

表5 試驗(yàn)荷載作用下，13.5 m及1/2截面微應(yīng)變測(cè)試結(jié)果

表6 底面實(shí)測(cè)應(yīng)力與理論值比較表

7.4 結(jié)果分析

邊梁在公路-Ⅱ級(jí)荷載作用下的主控截面試驗(yàn)荷載效率為0.90和0.92，基本滿(mǎn)足《大跨徑混凝土橋梁的試驗(yàn)方法》中對(duì)基本荷載試驗(yàn)規(guī)定的要求，相關(guān)荷載試驗(yàn)結(jié)果可以作為評(píng)價(jià)橋梁承載力的依據(jù)。

(1)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

從應(yīng)變測(cè)試數(shù)據(jù)可看出，各下緣受拉截面在正彎矩工況下，截面呈現(xiàn)出中性軸以上受壓、以下受拉的受力狀態(tài)。

應(yīng)力校驗(yàn)系數(shù)在0.33～0.68之間;處于正常校驗(yàn)系數(shù)范圍內(nèi)，說(shuō)明邊梁具有一定的強(qiáng)度儲(chǔ)備。

(2)結(jié)構(gòu)剛度。

撓度校驗(yàn)系數(shù)在0.58～0.61之間，說(shuō)明邊梁的剛度滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，并且具有一定的安全儲(chǔ)備。

(3)結(jié)構(gòu)抗裂性。

荷載試驗(yàn)過(guò)程中和結(jié)束后，未發(fā)現(xiàn)裂縫，說(shuō)明邊梁抗裂性滿(mǎn)足要求。

8 結(jié)論

靜載試驗(yàn)表明該邊梁在公路-Ⅱ級(jí)荷載作用下承載力滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

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

［2］ 公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D62-2004).

［3］ 大跨徑混凝土橋梁的試驗(yàn)方法(YC-4/1982).

［4］ 交通部《公路橋梁承載能力檢測(cè)評(píng)定規(guī)程》.(送審稿)2004.

［5］ 公路舊橋承載能力鑒定方法(試行).1988.