汪宜軍 張建東

(1.江蘇省交通運(yùn)輸廳工程質(zhì)量監(jiān)督局，江蘇南京 210001;2.江蘇省交通科學(xué)研究院股份有限公司，江蘇南京 211112)

鋼桁腹預(yù)應(yīng)力混凝土組合梁橋是一種新型組合結(jié)構(gòu)橋梁，它用鋼腹桿代替混凝土腹板，形成由混凝土頂、底板和鋼腹桿共同受力的結(jié)構(gòu)體系［1］。為了確保橋梁成橋后的正常運(yùn)營(yíng)，需要通過(guò)橋梁現(xiàn)場(chǎng)荷載試驗(yàn)，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)進(jìn)行直接測(cè)量以驗(yàn)證橋梁的實(shí)際承載能力［2］。本文通過(guò)對(duì)某鋼桁腹組合梁橋進(jìn)行靜載試驗(yàn)方案研究，制定出適合該種橋型的試驗(yàn)方案，為我國(guó)同類(lèi)橋梁建設(shè)和成橋荷載試驗(yàn)積累技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。

1 工程概況

某鋼桁腹組合梁橋上部結(jié)構(gòu)為兩跨鋼桁腹預(yù)應(yīng)力混凝土組合箱梁，跨徑布置為2×35 m。主梁采用單箱單室截面，箱梁頂寬8.5 m，底寬 4.8 m;箱梁梁高1.8 m;箱梁翼緣長(zhǎng) 1.85 m，端部厚度為20 cm，根部腹板中心處厚度為55 cm。橋梁布置如圖1所示。

圖1 橋梁布置圖（單位：mm）

2 靜載試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

針對(duì)該種橋梁獨(dú)特的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出一個(gè)能夠反映其關(guān)鍵性能的成橋荷載試驗(yàn)方案并實(shí)施，用以驗(yàn)證該橋是否能夠滿(mǎn)足相關(guān)規(guī)范的要求。

2.1 加載車(chē)的選取

成橋試驗(yàn)采用4輛22 t加載車(chē)進(jìn)行等效加載，車(chē)型如圖2所示，加載車(chē)輛橫向布置如圖3所示。

圖2 加載車(chē)型圖（單位：cm）

圖3 加載車(chē)橫向布置圖（單位：mm）

2.2 控制斷面的選取

選取6個(gè)控制截面，對(duì)控制截面的應(yīng)力，撓度以及頂?shù)装宓募袅?yīng)進(jìn)行分析，測(cè)試截面位置如圖4所示。其中應(yīng)力測(cè)試位置為1—1截面、2—2截面、5—5截面，撓度測(cè)試截面為2—2截面、3—3截面、6—6截面。應(yīng)力測(cè)點(diǎn)位置見(jiàn)圖5。

圖4 測(cè)試截面位置示意圖

2.3 測(cè)試工況

為了全面考察該橋受力狀況，共設(shè)置了5種測(cè)試工況，分別針對(duì)橋梁在不同受力情況下的性能進(jìn)行研究。

1)工況1。測(cè)試目的為:測(cè)試端支點(diǎn)附近鋼腹桿受力情況。加載車(chē)輛布置如圖6所示。

2)工況2。測(cè)試目的為:測(cè)試跨中附近承受最大正彎矩情況下，橋梁整體受力情況。加載車(chē)輛布置如圖7所示。

3)工況3。測(cè)試目的為:測(cè)試體外索轉(zhuǎn)向塊處在承受最不利荷載情況下的受力行為。加載車(chē)輛布置如圖8所示。

4)工況4。測(cè)試目的為:測(cè)試承受最大拉力和壓力的鋼腹桿受力情況。加載車(chē)輛布置如圖9所示。

5)工況5。測(cè)試目的為:測(cè)試中支點(diǎn)附近承受最大負(fù)彎矩情況下，橋梁受力情況。加載車(chē)輛布置如圖10所示。

圖5 應(yīng)力測(cè)點(diǎn)布置圖（單位：mm）

圖7 加載車(chē)輛布置圖（二）（單位：m）

3 動(dòng)載試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

動(dòng)載試驗(yàn)主要測(cè)定橋梁在動(dòng)力荷載作用下的受迫振動(dòng)，包括動(dòng)力增大系數(shù)和動(dòng)態(tài)響應(yīng)等動(dòng)力參數(shù)。

3.1 行車(chē)試驗(yàn)

試驗(yàn)時(shí)以1輛標(biāo)準(zhǔn)車(chē)(重30 t的載重汽車(chē))分別以車(chē)速為10 km/h，20 km/h，30 km/h，40 km/h 勻速通過(guò)橋跨結(jié)構(gòu)，由于在行駛過(guò)程中對(duì)橋面產(chǎn)生沖擊作用，從而使橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生振動(dòng)。通過(guò)動(dòng)力測(cè)試系統(tǒng)測(cè)定測(cè)試截面處的動(dòng)應(yīng)變時(shí)間歷程曲線，以測(cè)得在行車(chē)條件下的振幅響應(yīng)及沖擊系數(shù)。

圖8 加載車(chē)輛布置圖（三）（單位：m）

圖9 加載車(chē)輛布置圖（四）（單位：m）

圖10 加載車(chē)輛布置圖（五）（單位：m）

3.2 剎車(chē)試驗(yàn)

試驗(yàn)時(shí)，讓1輛標(biāo)準(zhǔn)車(chē)分別以10 km/h和20 km/h的速度勻速行駛至測(cè)試截面處(跨中位置)時(shí)實(shí)施緊急剎車(chē)，使其產(chǎn)生較大的制動(dòng)力并對(duì)橋梁形成一定的沖擊作用，測(cè)定跨中測(cè)點(diǎn)的振幅響應(yīng)及沖擊系數(shù)。

3.3 跳車(chē)試驗(yàn)

在橋梁測(cè)試截面處(跨中位置)橋面設(shè)置高度為4 cm的障礙物，模擬橋面鋪裝的局部不平整或損傷狀態(tài)。試驗(yàn)時(shí)，讓1輛載重汽車(chē)分別以10 km/h和20 km/h的速度勻速通過(guò)橋跨結(jié)構(gòu)，在跨越障礙時(shí)對(duì)橋梁形成沖擊作用，激起橋梁較大的豎向振動(dòng)，測(cè)定此時(shí)橋梁在橋面不良狀態(tài)時(shí)運(yùn)行車(chē)輛荷載作用下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。

4 結(jié)語(yǔ)

鋼桁腹組合梁橋是一種新型結(jié)構(gòu)橋梁，具有獨(dú)特的構(gòu)造和受力形式，本文針對(duì)這種橋梁的成橋荷載試驗(yàn)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，提出了靜載和動(dòng)載試驗(yàn)方案，對(duì)該種橋梁的成橋性能試驗(yàn)具有一定的指導(dǎo)意義。

［1］劉玉擎.組合結(jié)構(gòu)橋梁［M］.北京:人民交通出版社，2005.

［2］崔國(guó)宏，沈東強(qiáng)，高 麗，等.新保安大橋成橋靜動(dòng)載試驗(yàn)研究［J］.鐵道建筑，2007(8):5-7.