陶永靖 賈艷敏* 郭東升

(東北林業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150040)

0 引言

近年來交通運輸業(yè)的高速發(fā)展給橋梁建設(shè)帶來了良好的發(fā)展機遇，但在加快橋梁建設(shè)的同時，必須通過先進的科技水平提高工程建設(shè)質(zhì)量。對于某些重要的橋梁結(jié)構(gòu)，在竣工后需要通過橋梁檢測考察該橋的施工質(zhì)量與結(jié)構(gòu)性能，以此來判斷橋梁結(jié)構(gòu)的實際承載能力，為后期驗收、運營階段提供科學(xué)的依據(jù)，并可以充實和發(fā)展類似橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計理論資料。靜載試驗需要確定試驗荷載作用于使用與試驗橋梁的預(yù)定加載位置，獲取位移及應(yīng)力參數(shù)，分析橋梁在靜載作用下的工作狀態(tài)。

本文結(jié)合黑龍江省境內(nèi)的一座預(yù)應(yīng)力混凝土簡支空心板橋，選取2-6 梁為試驗梁，介紹了其靜載試驗的具體過程，利用有限元軟件Midas/civil 確定靜載試驗方案，同時通過試驗得到跨中截面撓度與應(yīng)力應(yīng)變數(shù)據(jù)，將軟件分析的數(shù)據(jù)與實測數(shù)據(jù)對比可以對試驗梁的工作狀況進行評定，為該橋后期的安全運營提供理論依據(jù)。

1 工程概況

本橋中心樁號為K58 +188，上部構(gòu)造采用6 m×20 m 預(yù)應(yīng)力混凝土簡支空心板?？招陌辶簽镃50 混凝土，斜交角為120°，主梁寬度為1.24 m，橋梁凈寬采用(9 +2×0.5)m。下部構(gòu)造為柱式墩臺，墩臺基礎(chǔ)均采用鉆孔灌注樁。設(shè)計荷載等級為公路—Ⅰ級;預(yù)應(yīng)力鋼筋采用抗拉強度標準值fpk=1 860 MPa，公稱直徑d=15.2 mm 的低松弛高強度鋼絞線。

梁橫斷面幾何尺寸如圖1 所示。

2 試驗內(nèi)容

2.1 測點布置

在試驗梁支點斷面分別布設(shè)兩塊百分表，跨中和L/4 斷面梁底沿主梁縱軸對稱布設(shè)兩塊百分表，共設(shè)8 塊表;在跨中兩側(cè)各布設(shè)5 個千分表應(yīng)變測點、5 個電阻應(yīng)變片應(yīng)變測點，共計20 個。測點布置情況如圖2，圖3 所示，現(xiàn)場測點布置情況如圖4，圖5 所示。

圖1 中梁橫斷面圖（單位：cm）

圖2 跨中斷面測點布置圖

圖3 撓度測點布置圖

圖4 跨中現(xiàn)場測點位置

2.2 試驗工況

采用橋梁博士軟件求出第二跨第6 片梁最大橫向荷載分布系數(shù)為0.26，計算汽車效應(yīng)時沖擊系數(shù)為0.2。根據(jù)當?shù)貙嶋H情況，本次靜載試驗采用沿試驗梁長度方向施加集中力荷載方案，現(xiàn)場加載情況見圖6，具體加載位置如圖7 所示。

3 試驗結(jié)果分析

圖5 現(xiàn)場撓度測點

圖6 現(xiàn)場加載

圖7 加載裝置示意圖

3.1 靜載試驗荷載效率

利用Midas 軟件建立單梁的模型如圖8 所示。靜載試驗加載的充分程度可采用靜載試驗效率來評價，靜載試驗效率的公式為:

圖8 2-6 梁的Midas 模型

按規(guī)范計算得沖擊系數(shù)μ=0.20，得到試驗效率為0.96。因此本次試驗的靜載試驗效率ηq滿足《公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程》的建議值0.95～1.05 之間，試驗荷載所產(chǎn)生的力學(xué)效應(yīng)能夠滿足橋梁使用狀態(tài)檢驗的要求。

3.2 跨中截面撓度測試分析

在試驗荷載作用下，通過讀取百分表讀數(shù)，同時結(jié)合軟件分析其理論撓度值，得到試驗梁跨中截面撓度的檢測結(jié)果見表1。

表1 跨中截面撓度檢測結(jié)果

表1 數(shù)據(jù)表明，在試驗荷載作用下，試驗梁跨中截面撓度校驗系數(shù)均小于1，說明試驗梁2-6 的實際豎向剛度好于理論狀況;同時試驗梁跨中兩側(cè)點相對殘余變形均小于20%，表明梁滿足公路橋梁承載能力評定規(guī)范要求的工作狀態(tài)。

3.3 跨中截面應(yīng)力應(yīng)變分析

主梁混凝土應(yīng)變的實測數(shù)據(jù)表明，混凝土應(yīng)變沿梁高的分布規(guī)律基本符合平截面假定，為了獲得混凝土應(yīng)變的最佳試驗公式，采用最小二乘法對主梁混凝土應(yīng)變實測值進行誤差處理。根據(jù)實測應(yīng)變值，試驗梁2-6 的應(yīng)變沿梁高的分布曲線見圖9。

圖9 2-6 梁A，B 面混凝土應(yīng)變試驗曲線

根據(jù)最佳試驗曲線，由胡克定律可以求得相應(yīng)測點的混凝土實測應(yīng)力，將其與試驗荷載理論計算值比較得到應(yīng)力校驗系數(shù)，見表2。

表2 跨中截面應(yīng)力檢測結(jié)果 MPa

表2 數(shù)據(jù)表明，在試驗荷載的作用下，試驗梁混凝土下緣和下緣結(jié)構(gòu)校驗系數(shù)均小于1，說明結(jié)構(gòu)強度滿足使用要求。

4 結(jié)語

1)試驗梁跨中截面撓度校驗系數(shù)均小于1，說明試驗梁的豎向剛度滿足公路—Ⅰ級要求。

2)在卸除試驗荷載后，控制截面殘余變形為14.72% 和19.13%，小于20%，殘余撓度在規(guī)定值允許范圍之內(nèi)，說明主梁的彈性工作效率正常。

3)在試驗荷載作用下，混凝土的應(yīng)變沿梁高呈線性變化，符合平截面假定。

4)在試驗荷載的作用下，試驗梁跨中截面混凝土上緣與下緣結(jié)構(gòu)的應(yīng)力校驗系數(shù)均小于1，均滿足設(shè)計要求。

［1］田志勇，唐茂林，蒲黔輝.寧波慶豐橋靜、動載試驗研究［J］.橋梁建設(shè)，2012(5) :31-36.

［2］陳昀明，韋建剛，陳寶春.泉州百崎湖大橋靜動載試驗分析研究［J］.公路工程，2009(5) :104-108.

［3］李永河，唐 潘，劉愛榮.某中承式系桿拱橋靜動載試驗分析［J］.自然災(zāi)害學(xué)報，2010(4) :66-70.

［4］劉正兵.連續(xù)梁橋的靜動載試驗及有限元分析［D］.長沙:湖南大學(xué)，2007.

［5］宋一凡.公路橋梁荷載試驗與結(jié)構(gòu)評定［M］.北京:人民交通出版社，2002.

［6］張勁泉，宿 健，何玉珊.混凝土舊橋材質(zhì)狀況與耐久性檢測評定指南及工程實例［M］.北京:人民交通出版社，2007.