高巖淵，劉 華，汪 鋒，張 劍，王京杭

(1.江蘇揚子江高速通道管理有限公司，江蘇 江陰 214400；2.中鐵橋隧技術有限公司，江蘇 南京 210031；3.江蘇寧滬高速公路股份有限公司，江蘇 南京 210049；4.南京航空航天大學，江蘇 南京 210016)

橋梁結構的荷載試驗包含靜載試驗和動載試驗。橋梁靜載試驗主要是通過測量橋梁結構在靜力荷載作用下各控制截面的應力及結構變形，從而確定橋梁實際工作狀態(tài)與設計期望值是否相符，它是檢驗橋梁性能及工作狀態(tài)(如結構的強度、剛度)最直接、最有效的方法[1-3]。對實橋進行現(xiàn)場勘察和調查，初步了解橋梁當前工作狀況。建立橋梁計算模型，進行設計活載分析并結合橋梁調查結果，確定橋梁測試控制截面和應力(應變)、撓度(變形)測點布置[4-5]。選取試驗荷載類型，根據(jù)橋梁設計荷載等級和目前實際運營狀況，確定試驗荷載等級。確定加載工況、加載位置和加載步驟[6-7]。比較試驗荷載下測點的理論值與實測值，對實橋的實際工作狀況進行評定。評判指標有靜力荷載試驗結構檢驗系數(shù)、相對殘余變形等[8-9]。靜力荷載試驗結構檢驗系數(shù)是試驗荷載作用下測點的實測彈性變形值與相應的理論計算值的比值，當值小于1時，代表橋梁的實際狀況要好于理論狀況。相對殘余變形是測點實測殘余變形與對應的實測總變形的比值，且比值越小，說明結構越接近彈性工作狀況。本文以某拱結構橋梁為對象，設計偏心加載試驗方案，對偏載作用下拱結構的力學響應進行研究。

1 工程概況

主拱肋的預制構造由16根拱肋、15個拱波組成，現(xiàn)澆層高出拱6 cm。主拱圈斷面高度為78.5 cm，在跨越鐵路的跨線橋部分，主拱圈斷面高度為68.3 cm。結構體系為等截面的無鉸拱，立面布置如圖1所示，拱結構橫截面構造如圖2所示。拱肋為250級鋼筋混凝土預制構件，拱肋中心距為1.3 m，群肋邊至邊總寬度為19.76 m。拱肋與臺帽的連接，采用平口插入后現(xiàn)澆細石混凝土填實。拱肋與拱肋間用橫向連桿連接，斷面為8 cm×11 cm，連桿最大間距為1.8 m。橫隔板設置在拱肋接頭處，現(xiàn)場澆筑。拱波為200級混凝土構件，系圓弧拱，拱波厚度6 cm。

2 測點布置

根據(jù)現(xiàn)場調查及大橋荷載技術標準為公路汽-18，采用重約300 kN的載重汽車作為試驗荷載進行加載。根據(jù)橋梁結構計算分析結果，并參照《公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程》相關規(guī)定，該引橋共計采用20輛重約300 kN的載重汽車作為試驗加載車輛。在試驗過程中，采用靜態(tài)應變采集系統(tǒng)、應變片測試結構應變。使用電子位移計/拉線式位移計測量結構因試驗加載而產(chǎn)生的撓度值。在跨中截面布置了橋梁靜載試驗應變測點與變形測點分別如圖3與圖4所示。

3 荷載試驗及數(shù)據(jù)分析

3.1 試驗截面

現(xiàn)場調查結果，確定橋梁靜載試驗控制截面。雙曲拱結構彎矩包絡圖如圖5所示?？缰薪孛嬲龔澗貙ΨQ加載，測試跨中截面測點變形。跨中截面最大正彎矩影響線如圖6所示，偏心加載時車輛縱向加載輪位布置圖如圖7所示，車輛橫向加載輪位布置圖如圖8所示。

根據(jù)工況加載車輛的布置，用橋梁專用計算程序計算出各工況試驗荷載作用下相應測試截面的內力效應值為84.49 kN·m，同時計算設計荷載作用下相應測試截面的內力效應值為85.07 kN·m，故本次試驗靜力試驗荷載效率為0.99。靜力試驗荷載效率介于0.95～1.05，滿足試驗規(guī)程要求。

3.2 變形測試結果及分析

在試驗過程中，采用靜態(tài)應變采集系統(tǒng)、應變片測試結構應變，主要測點(加*表示)在各級加載工況下實測應變結果見表1，其中以正值為受拉，負值為受壓。梁體加載變形測試主要采用拉線式位移計測量進行。主要測點在各級加載工況下實測結果見表2。表中正值表示下?lián)希撝当硎旧瞎?，S1測點數(shù)據(jù)采集儀器失效，未能有效采集。

表1 雙曲拱橋跨中A截面偏心加載應變實測值

表2 雙曲拱橋跨中截面加載測點的實測變形

由表1可知：在拱頂截面最大正彎矩偏心加載作用下，雙曲拱橋混凝土主要測點應變校驗系數(shù)為0.65～1.10，拱頂截面最大拉應變值為69 με(相應理論值為68 με)；試驗荷載卸除后，結構相對殘余應變或相對殘余應變均較小，表明結構彈性恢復能力較好。由表2可知：在拱頂最大正彎偏心加載作用下，雙曲拱橋拱頂截面主要測點最大變形為1.32 mm(相應理論計算值為1.93 mm)。所有主要測點實測變形值均小于理論計算值。主要測點變形校驗系數(shù)為0.39～0.68，均小于1。卸載后，主要測點相對殘余變形率均小于20%，表明結構處于彈性工作狀態(tài)。

4 結語

本文對某拱結構引橋的跨中截面正彎矩偏心加載，分析了偏心加載作用下跨中截面測點的應變及變形、殘余應變和殘余變形等。試驗荷載卸除后，結構相對殘余應變或相對殘余應變均較小，表明結構彈性恢復能力較好。主要測點相對殘余變形率均小于20%，表明結構處于彈性工作狀態(tài)。本文分析方法可供其他相應工程分析參考。