黃步良

（長(zhǎng)治公路分局，山西 長(zhǎng)治 046000）

我國(guó)公路橋梁總數(shù)已達(dá)50萬(wàn)座，據(jù)交通部統(tǒng)計(jì)資料顯示，近幾年來(lái)，我國(guó)技術(shù)狀況等級(jí)處于四、五類的公路橋梁總數(shù)一直在1.2萬(wàn)座以上，由于設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)低、自然環(huán)境侵蝕、交通量快速增長(zhǎng)、維護(hù)不利等因素的影響，日益成為交通安全的隱患。

1 工程概況

新安橋位于省道河潞線K28+710處，跨越濁漳河，原橋修建于1974年，為1～60m懸鏈線空腹式石拱橋，凈矢高10m，矢跨比為1/6，拱圈寬度為6.5m，拱圈厚1.15m，拱軸系數(shù)m=2.814，橋臺(tái)為U型橋臺(tái)。于2009年，省道河潞線進(jìn)行改造，改橋要進(jìn)行加寬改造，需要對(duì)原橋的承載能力進(jìn)行檢測(cè)。

2 靜載實(shí)驗(yàn)

（1）通過(guò)測(cè)定橋跨結(jié)構(gòu)在試驗(yàn)荷載作用下的控制截面應(yīng)力和撓度，并與理論計(jì)算比較，檢驗(yàn)實(shí)際結(jié)構(gòu)控制截面應(yīng)力與撓度值是否處于彈性工作狀態(tài)。

（2）通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)加載試驗(yàn)、對(duì)試驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的中和分析，對(duì)大橋結(jié)構(gòu)的既有承載能力和受力狀態(tài)做出總體評(píng)價(jià)。

3 試驗(yàn)依據(jù)

本次靜力荷載試驗(yàn)主要依據(jù)以下技術(shù)文件：

《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTG D60—2004）；

《公路圬工橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D61—2005）；

《公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范》（JTG H11—2004）；

《大跨徑混凝土橋梁的實(shí)驗(yàn)方法》（“鐵組”YC4—4/1978科研專題）；

《公路橋梁承載能力檢測(cè)評(píng)定規(guī)程》（報(bào)批稿）。

4 試驗(yàn)簡(jiǎn)述

橋梁荷載試驗(yàn)，主要是通過(guò)測(cè)量橋梁結(jié)構(gòu)在實(shí)驗(yàn)荷載作用下的變形和內(nèi)力，用以確定橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)際工作狀態(tài)與設(shè)計(jì)期望值是否相符。他是檢驗(yàn)橋梁結(jié)構(gòu)實(shí)際工作性能，如結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度等的最直接和最有效地手段和方法。

本次靜力實(shí)驗(yàn)荷載擬采用兩輛重約390 kN的載重汽車進(jìn)行，就某一加載試驗(yàn)項(xiàng)目而言，其所需加載車輛的數(shù)量，將根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)活載產(chǎn)生的該加載實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目對(duì)應(yīng)的控制界面內(nèi)力或變?yōu)榈茸畈焕?yīng)值，按下式所確定的原則等效換算而得：

式中：η：靜力試驗(yàn)荷載效率；

Sstate：試驗(yàn)荷載作用下，某一家在試驗(yàn)項(xiàng)目對(duì)應(yīng)的控制界面內(nèi)力或變?yōu)榈鹊淖畲笥?jì)算效應(yīng)值；

S：設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)活載不計(jì)沖擊荷載作用時(shí)產(chǎn)生的該加載試驗(yàn)項(xiàng)目對(duì)應(yīng)的控制界面內(nèi)力或變?yōu)榈鹊淖畈焕?jì)算效應(yīng)值；

1+μ：設(shè)計(jì)計(jì)算取用的沖擊系數(shù)，本次考慮為1。

5 靜載實(shí)驗(yàn)測(cè)試項(xiàng)目

本次荷載試驗(yàn)主要包括以下荷載試驗(yàn)項(xiàng)目：

（1）檢驗(yàn)拱腳最不利負(fù)彎矩效應(yīng)。

（2）檢驗(yàn)拱圈1/4 L位置最不利正彎矩效應(yīng)及豎向撓度效應(yīng)。

（3）檢驗(yàn)拱圈1/4 L位置最不利負(fù)彎矩效應(yīng)及豎向撓度效應(yīng)。

（4）檢驗(yàn)拱頂控制截面的最不利正彎矩效應(yīng)及豎向撓度效應(yīng)。

（5）檢驗(yàn)橋墩最大水平推力效應(yīng)及水平位移效應(yīng)。

（6）檢測(cè)拱圈1/4 L位置正負(fù)最大豎向撓度絕對(duì)值之和。

6 測(cè)試斷面及測(cè)點(diǎn)布置

（1）應(yīng)變測(cè)試斷面。本次荷載試驗(yàn)應(yīng)變測(cè)試布置為雙側(cè)拱腳、拱頂及4分點(diǎn)位置。

（2）撓度測(cè)試斷面。撓度測(cè)試測(cè)點(diǎn)以反映關(guān)鍵斷面撓度值和能夠描述整跨變形情況原則下布設(shè)。本次荷載試驗(yàn)撓度測(cè)試布置為兩側(cè)拱腳（水平位移測(cè)試）、拱肋4分點(diǎn)位置（豎向撓度測(cè)試）

7 試驗(yàn)荷載

本次驗(yàn)算采用橋梁博士3.0建模計(jì)算，共建立單元160個(gè)，其中主拱圈為共計(jì)68個(gè)單元，模型見(jiàn)圖1。

圖1 拱橋計(jì)算模型

選用2輛重約400 kN的車輛進(jìn)行加載試驗(yàn)，根據(jù)加載工況的不同調(diào)整加載車的加載位置。

8 試驗(yàn)工況

工況1：檢驗(yàn)拱圈拱腳位置最大負(fù)彎矩效應(yīng)；工況2：檢驗(yàn)拱圈1/4 L位置最大正彎矩效應(yīng)；工況3：檢驗(yàn)拱圈1/4 L位置最大負(fù)彎矩效應(yīng)；工況4：檢驗(yàn)拱圈拱頂位置最大正彎矩效應(yīng)；工況5：檢驗(yàn)橋墩最大水平推力效應(yīng)及水平位移效應(yīng)；工況6：檢測(cè)拱圈1/4 L位置正負(fù)最大豎向撓度絕對(duì)值之和。

9 試驗(yàn)加載效率

見(jiàn)表1。

表1 靜力加載試驗(yàn)計(jì)算值及荷載效率表

10 測(cè)試結(jié)果

表2～9分別表示出各加載工況下的主要測(cè)試斷面的實(shí)測(cè)應(yīng)力及撓度（應(yīng)力值表中正值表示受拉，負(fù)值表示受壓；撓度值表中負(fù)值表示向下，正值表示向上），并分別與計(jì)算值進(jìn)行了比較。

表2 拱腳最大負(fù)彎矩加載工況拱腳斷面應(yīng)力測(cè)點(diǎn)檢測(cè)結(jié)果 /MPa

表3 1/4L最大正彎矩加載工況相應(yīng)斷面應(yīng)力測(cè)點(diǎn)檢測(cè)結(jié)果 /MPa

表4 1/4L最大負(fù)彎矩加載工況相應(yīng)斷面應(yīng)力測(cè)點(diǎn)檢測(cè)結(jié)果 /MPa

表5 1/2L最大正彎矩加載工況相應(yīng)斷面應(yīng)力測(cè)點(diǎn)檢測(cè)結(jié)果 /MPa

各試驗(yàn)荷載工況滿載時(shí)實(shí)測(cè)各控制截面的最大應(yīng)變與相應(yīng)截面在試驗(yàn)荷載作用下的理論計(jì)算值進(jìn)行比較，其比值即為結(jié)構(gòu)應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)。在以上各加載工況下，各測(cè)點(diǎn)應(yīng)比校驗(yàn)系數(shù)均較小，最大校驗(yàn)系數(shù)0.38，滿足“鑒定方法”中不大于1的要求，說(shuō)明在試驗(yàn)荷載作用下，拱圈強(qiáng)度能夠達(dá)到試驗(yàn)荷載要求，橋梁的受力狀況良好，且該橋結(jié)構(gòu)有較高的安全儲(chǔ)備。

表6 1/4L最大正彎矩加載工況相應(yīng)斷面撓度測(cè)點(diǎn)檢測(cè)結(jié)果 /mm

表7 1/4L最大負(fù)彎矩加載工況相應(yīng)斷面撓度測(cè)點(diǎn)檢測(cè)結(jié)果 /mm

表8 1/2L最大正彎矩加載工況相應(yīng)斷面撓度測(cè)點(diǎn)檢測(cè)結(jié)果 /mm

表9 1/4L位置正負(fù)撓度絕對(duì)值之和加載工況相應(yīng)斷面撓度測(cè)點(diǎn)檢測(cè)結(jié)果/mm

11 結(jié)論及建議

各試驗(yàn)荷載工況滿載時(shí)實(shí)測(cè)控制截面的最大變形與相應(yīng)截面在試驗(yàn)荷載作用下的理論計(jì)算值進(jìn)行比較，其比值即為結(jié)構(gòu)變形校驗(yàn)系數(shù)。在以上各加載工況下，各測(cè)點(diǎn)變形校驗(yàn)系數(shù)均較小，最大校驗(yàn)系數(shù)0.67，測(cè)試工況對(duì)應(yīng)最不利截面最大效驗(yàn)系數(shù)僅0.24，滿足“鑒定方法”中不大于1的要求，說(shuō)明在試驗(yàn)荷載作用下，主拱圈剛度滿足設(shè)計(jì)要求，橋梁的受力狀況良好，且該橋結(jié)構(gòu)有較高的安全儲(chǔ)備。由于現(xiàn)有橋梁橋面破損，拱圈滲水，建議對(duì)拱腔填料重新處理，以防凍脹對(duì)主拱圈的破壞。