摘要 文章為研究斜交橋梁的承載能力，以某斜交連續(xù)梁橋為背景開展單梁靜載試驗。首先，根據(jù)該斜交橋的結(jié)構(gòu)特性及受力特點，選擇右幅3-2#小箱梁主要控制截面，利用Midas Civil模擬計算設(shè)計載荷條件下每個控制截面的最大內(nèi)力，并依據(jù)相應(yīng)斷面的縱向影響線，在梁的跨中位置施加等效荷載。然后，得出跨中截面梁底應(yīng)變和跨中撓度的實測值，并結(jié)合理論值進(jìn)一步計算校驗系數(shù)和相對殘余應(yīng)變。結(jié)果表明，該斜交連續(xù)梁橋的小箱梁在承受試驗載荷時，應(yīng)變校驗系數(shù)和撓度校驗系數(shù)均小于1.0，跨中梁底主要控制測點的相對殘余應(yīng)變和跨中相對殘余撓度均小于0.2，表明其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛性較好，荷載承受能力達(dá)到了設(shè)計要求。

關(guān)鍵詞 橋梁工程；斜交橋；小箱梁；單梁靜載試驗

中圖分類號 U441 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）20-0016-03

0 引言

近年來，隨著我國交通量的日益增加，因車輛超載而引發(fā)的橋梁損毀事故也日漸頻發(fā)[1]。相比于高速公路，超載的車輛在國省道普通公路更為常見。超載車輛車輪荷載通常僅集中在裝配式梁橋的某一片梁上，再通過橫向聯(lián)系向其他梁傳遞荷載。直接承受荷載的單梁受力最為明顯，且斜交橋梁的荷載傳遞能力一般弱于正交橋梁，當(dāng)超過單梁所能承受的極限荷載時，就會引起梁體破壞，進(jìn)而導(dǎo)致整座橋梁損毀[2]。

韋宗志等對簡支轉(zhuǎn)連續(xù)小箱梁單梁靜載試驗進(jìn)行了研究[3-6]，但這些研究的對象均為正交橋梁，而非斜交橋梁，目前斜交橋梁的單梁靜載試驗研究仍然較少。對斜交橋梁開展單梁靜載試驗研究，在保證橋梁結(jié)構(gòu)安全和以后的工程實踐參考均具有一定意義。

1 工程概況

某擬建跨鐵路的橋梁平面位于直線上，且橋面橫向坡度為2%，縱向坡度為1.64%；此橋按120°的斜交角進(jìn)行規(guī)劃，其計劃中心線與專供鐵坑鐵礦運(yùn)輸使用的軌道相交成54°。橋面功能劃分：23.7 m=0.6 m（防撞墻）+10.5 m（行車道）+0.6 m（防撞墻）+0.3 m（中央分隔帶）+0.6 m（防撞墻）+10.5 m（行車道）+0.6 m（防撞墻）。橋梁上部結(jié)構(gòu)的左右幅均采用3×20 m預(yù)應(yīng)力混凝土（后張）小箱梁，為先簡支后連續(xù)結(jié)構(gòu)，設(shè)計荷載：公路-I級×1.3，邊跨中梁的跨中橫斷面如圖1所示：

2 試驗理論

根據(jù)該斜交橋的結(jié)構(gòu)特性及受力特點，選擇右幅3-2#小箱梁的主要控制截面進(jìn)行靜載試驗[7]，測試控制界面在試驗載荷下的應(yīng)變和撓度，最終評估結(jié)構(gòu)在工作中的狀況及承載能力。

該試驗的主要內(nèi)容包括兩部分：測量應(yīng)變和測定撓度。選取特定的試驗梁和控制截面后，利用橋梁博士和Midas Civil軟件，對該靜載試驗所需的結(jié)構(gòu)進(jìn)行計算，得出試驗梁控制截面的內(nèi)力影響線及彎矩控制值，計算模型如圖2所示：

根據(jù)試驗梁控制截面的內(nèi)力影響線及彎矩控制值，再利用Midas Civil軟件對結(jié)構(gòu)進(jìn)行試驗設(shè)計，計算在設(shè)計荷載作用下各控制截面的最大內(nèi)力，并按照相應(yīng)位置的縱向分布影響線，在梁的跨中施加等效集中荷載，加載理論值見表1，加載方法詳見圖3所示。

3 試驗過程

3.1 靜載試驗測點布置

在試驗梁L/2截面的腹板和底板布置5個混凝土應(yīng)變測點；在試驗梁L/2截面梁底布置2個撓度測點；在試驗梁兩端支座處，各布置2個支座沉降測點。具體測點布置示意圖如圖4所示：

3.2 靜載試驗加載方法

在正式試驗開始之前，需先對試驗梁施加最大試驗荷載80%的荷載進(jìn)行預(yù)壓。預(yù)壓過程中每次增加10%的壓力，同時觀測試驗梁上的裂縫情況。排除結(jié)構(gòu)的塑性變形，并對試驗系統(tǒng)的工作性能進(jìn)行檢驗。

正式的加載過程分為5個階段，按最大試驗荷載的50%、70%、80%、90%和100%加載；卸載分為2個階段，按50%和100%卸載。在每個階段的荷載穩(wěn)定后，開始收集應(yīng)變和撓度數(shù)值。同時，觀測在試驗中是否出現(xiàn)裂縫及其發(fā)展情況?，F(xiàn)場加載情況如圖5所示：

4 試驗結(jié)果

在5級試驗荷載作用下，跨中截面梁底的應(yīng)變實測值如表2所示：

根據(jù)表2繪制該梁跨中梁底主要應(yīng)變測點實測值及理論值與荷載效率的關(guān)系曲線，如圖6所示：

R2=0.928 3

由圖6可知，實測應(yīng)變曲線始終在理論應(yīng)變曲線下方，證明該試驗梁強(qiáng)度較好。應(yīng)變變化線性相關(guān)系數(shù)的平方為0.928 3，線性關(guān)系良好，表明該試驗梁處于線彈性工作狀態(tài)。

在5級試驗荷載作用下，跨中截面梁底的撓度實測值如表3所示：

根據(jù)表3繪制該梁相應(yīng)測點撓度實測值及理論值與荷載效率的關(guān)系曲線，見圖7所示：

R2=0.9286 5

由圖7可知，實測撓度曲線始終在理論撓度曲線下方，證明該試驗梁剛度較好。應(yīng)變變化線性相關(guān)系數(shù)的平方為0.986 5，線性關(guān)系良好，表明該試驗梁處于線彈性工作狀態(tài)。

根據(jù)表2和表3中的數(shù)據(jù)，應(yīng)變和撓度校驗系數(shù)均小于1.0，且在試驗全過程均未發(fā)現(xiàn)梁體有裂縫出現(xiàn)。

5 結(jié)論

通過對該斜交橋右幅3-2#小箱梁的靜載試驗，并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析比較后，得出如下結(jié)論：

（1）小箱梁在試驗荷載下，應(yīng)變校驗系數(shù)為0.60，撓度校驗系數(shù)為0.50，均小于1.0。

（2）跨中梁底主要控制測點的相對殘余應(yīng)變?yōu)?.07，跨中相對殘余撓度為0.10，均小于0.2。

以上結(jié)論表明該斜交橋右幅3-2#小箱梁在試驗荷載作用下，結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度較好，承載能力滿足設(shè)計荷載的要求。

參考文獻(xiàn)

[1]易仁彥，周瑞峰，黃茜.近15年國內(nèi)橋梁坍塌事故的原因和風(fēng)險分析[J].交通科技，2015（5）：61-64.

[2]杜晶.T型梁橋橫向聯(lián)系損傷的動靜力參數(shù)分析[D].北京：北京交通大學(xué)，2018.

[3]韋宗志，王希瑞，唐洪泉.簡支轉(zhuǎn)連續(xù)小箱梁單梁靜載試驗方法研究[J].西部交通科技，2021（6）：104-107.

[4]秦飛.預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁單梁靜載試驗研究[J]. 價值工程，2024（1）：104-107.

[5]曾勇，邱周，敖付勇，等.預(yù)制PC小箱梁單梁荷載試驗研究[J].河南城建學(xué)院學(xué)報，2021（5）：1-7.

[6]喬興月.裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋單梁靜載試驗研究[J].交通世界，2022（18）： 19-21.

[7]公路橋梁荷載試驗規(guī)程：JTG/T J21-01—2015[S].北京：人民交通出版社，2016.

收稿日期：2024-09-05

作者簡介：楊銘（1996—）， 男，碩士研究生，主要從事橋梁試驗檢測工作。