武華寶，曹學偉，崔素芳

（山東農業(yè)工程學院國土資源與測繪工程系，山東 濟南 250100）

交通橋荷載試驗及分析

武華寶，曹學偉，崔素芳

（山東農業(yè)工程學院國土資源與測繪工程系，山東 濟南 250100）

詳細介紹了某閘泵站引水渠交通橋的靜載試驗及其結果。結合試驗數(shù)據(jù),通過計算分析了結構的各項工作性能指標,并為工程建設提供了有價值建議：交通橋承載能力應滿足規(guī)范設計要求荷載等級（汽-20級）、嚴格控制超載、對空心板面下裂縫進行修補等。

交通橋；荷載；工況；撓度

1.問題的提出

某閘泵站引水渠交通橋長104m，跨徑組合為：8×13m。橋面總寬7+2×1.00mm，孔跨13.0m，鋼筋混凝土空心板斜交橋，斜交角度為50°，汽車荷載采用公路Ⅱ級標準，上部結構為裝配式預應力鋼筋混凝土等截面空心板斜板橋結構形式,混凝土的編號為C25。下部構造為柱式鋼筋混凝土橋墩，全橋設三道伸縮縫，采用板式橡膠支座。該橋自建成以來出現(xiàn)較為嚴重的耐久性損傷，主要表現(xiàn)為橋板底部出現(xiàn)不同程度的橫向裂縫，橋面出現(xiàn)斜向裂縫。隨著碼頭超載車輛的不斷作用，已嚴重危及橋梁的安全運營,為了科學確認其承載能力及工作性能，根據(jù)有關規(guī)范，對交通橋進行了荷載試驗。

2.荷載對象及方法

選取岸邊交通橋上部結構13.0m橋段作為試驗對象,并將其視為簡支梁。此處預制塊裂縫較嚴重、裂縫數(shù)量亦較多，經檢測混凝土強度較低但滿足設計要求。該實驗最終需要弄清楚預制塊帶裂縫工作時的各項性能指標,為此在試驗過程中同時對撓度、應變、殘余變形和殘余應變進行測試,對加載過程中裂縫的變化進行實時觀測,在外業(yè)測試和觀測基礎上進行跨中截面承載能力檢算和主梁的剛度驗算等。

試驗依據(jù)交通部《公路工程質量檢驗評定標準》（JTG F80/1-2004）、《大跨徑混凝土橋梁的試驗方法》、《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》(JTG D62-2004)及有關設計要求進行。按結構控制斷面在設計活荷載作用下產生的控制內力為加載依據(jù),保證試驗荷載在控制斷面產生的內力滿足《大跨徑混凝土橋梁的試驗方法》中規(guī)定的荷載效率。

3.荷載試驗準備

實驗前，對交通橋進行初步調查和質量檢查，以能夠確保橋梁現(xiàn)場檢測工作的準確性和及時調整現(xiàn)場檢測的重點。初步調查包括收集設計資料、施工資料，然后按照現(xiàn)有資料進行現(xiàn)場考察，核對結構類型和主要尺寸。質量檢查時分別利用鋼卷尺、PTS-C10裂縫觀測儀和BY2002HT數(shù)顯式混凝土回彈儀核對各結構尺寸、檢查主梁裂縫寬度、測試主梁混凝土強度并檢查主板混凝土開裂、破損現(xiàn)象。

4.荷載試驗

4.1 靜載試驗

4.1.1 試驗加載設備

（1）加載車隊由東風EQ3126G19D型載貨汽車、解放自卸汽車或近似型號的組成。汽車前軸重5T，載后總重量25T。上述車型的軸、輪距離尺寸詳見圖 1。

（2）試驗車裝載后，要經地磅稱重，稱重指標有：前軸實際重量、后軸實際重量，滿載后總重量。所有試驗車輛均要稱重，滿載后車輛實際總重量應在25噸左右，其重量誤差在5%以內。根據(jù)稱重結果，提供每輛試驗車相應的實際重量值記錄。

圖1 試驗車主要尺寸（單位：cm）

4.1.2 試驗車輛的布置與加載工況

采用鉸接板法計算空心板的橫向分布系數(shù)，計算結果如下表。

表1 橫向分布系數(shù)計算結果

由上表可以看出，1號梁即邊梁的橫向分布系數(shù)較大，因此，選取這1片梁進行荷載試驗。

表2 加載效率

（1）跨中最大正彎矩

圖2 縱向車輛布置圖（單位：m）車的重軸在左邊

（2）1/4跨中最大正彎矩

圖3 縱向車輛布置圖（單位：m）車的重軸在左邊

（3）支座最大反力

圖 4 縱向車輛布置圖（單位：m）車的重軸在左邊

4.1.3 車輛加載的方式

(1)車輛加載程序

表2為主橋靜載荷載試驗的加載工況情況。每級加載后，15分鐘以后等橋梁變形穩(wěn)定后進行相關的測試工作。其中，工況Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分別按照1、2、3級加載。

(2)橋梁預壓

采用兩輛解放自卸車，橫橋向對稱并排由一端橋頭出發(fā)，過橋進行預壓加載試驗。預壓加載時，汽車行駛控制車速為5km/h。預加載時，各測試儀器檢查是否有反應。

(3)正式加載試驗

試驗過程為：

靜載試驗前，調整儀器達到測試穩(wěn)定要求。每一工況的靜荷載試驗，按照逐級加載方式，每級都要測讀數(shù)。卸載也采取逐級卸載的方法。在試驗過程中，靜載試驗校驗系數(shù)要在《大跨徑混凝土橋梁的試驗方法》要求內。

（4）靜載荷載的持續(xù)時間

當每一級荷載作用上后，儀器讀數(shù)的變化趨于穩(wěn)定時即可進行讀數(shù)。

（5）靜荷載試驗終止條件

在試驗過程中，出現(xiàn)以下情況中的任意一種情況則應終止試驗并且及時上報現(xiàn)場協(xié)調小組，研究對策:a.控制測點的應力值超過計算值，且達到或超過按規(guī)范安全條件要求計算的控制應變值；b.控制測點的變位超過設計的容許值；c.橋梁受力部位發(fā)生損傷，影響結構承載能力和正常使用。

4.1.4 靜載試驗的溫度

試驗選擇在氣溫變化不大的時間進行，現(xiàn)場選取晚上8點以后進行了荷載試驗，現(xiàn)場溫度測試表明：開始加載時為5℃，荷載試驗結束時為4℃,溫度變化很小，可以忽略溫度對梁體受力特性的影響。

4.2 撓度測試

圖5 現(xiàn)場撓度測點

表3 撓度測試結果

圖5和表3分別為現(xiàn)場撓度測點的布置情況和撓度測試結果。由表3可以看出，撓度校驗系數(shù)全部都在1以內，橋梁剛度滿足設計要求，且從校驗系數(shù)來看，橋梁剛度儲備較大。

4.3 應變測試

圖6 應變傳感器在主梁上的布置及編號

表4 應變測試結果

圖6和表4分別為應變傳感器在主梁上的布置及編號和應變測試結果。由表 4可以看出，應變校驗系數(shù)全部都在1以內，橋梁剛度滿足設計要求。

4.4 殘余變形和殘余應變測試

各工況試驗卸載后個別測點測試值未歸零，現(xiàn)場讀數(shù)結果表明，殘余變形非常小，但是殘余變形（應變）與總變形（應變）的比值均未超過20%。

4.5 加載過程中裂縫觀測

對加載過程中1號梁（偏載所在的邊梁）跨中位置下面的一條裂縫進行了裂縫寬度觀測。

圖7和表5分別為現(xiàn)場裂縫寬度觀測部位與距離值和裂縫寬度觀測結果（初始寬度：0.11mm）。

表5 裂縫寬度觀測結果

圖7 現(xiàn)場裂縫寬度觀測部位與距離值

由表5可知，裂縫寬度在橋梁靜載試驗過程中并未發(fā)生變寬的現(xiàn)象。

5.回彈檢測

圖8 測區(qū)在主梁上的位置及編號

用BY2002HT數(shù)字型回彈儀檢測主板混過凝土的強度，在每塊梁的底部跨中位置及邊板側面分別設置測區(qū)，共10個測區(qū)，對每個梁進行回彈測試，計算整理后推定的混凝土強度如下表6：

表6 混凝土強度推定值

6.試驗結論

如上所述，本次試驗檢測目的主要在于結合橋梁的調查、檢測與檢算結果，評定橋梁主板的實際工作狀況、承載能力和使用條件。根據(jù)一般檢查和檢算結果，綜合分析交通橋荷載試驗各項數(shù)據(jù)，得出以下結論和建議：

（1）對空心板底面裂縫進行修補。

（2）對該橋下部結構裂縫寬度大于0.1mm裂縫進行壓漿處治，對寬度小于0.1mm的裂縫進行表面封閉處治。

（3）交通橋承載能力滿足規(guī)范設計要求荷載等級（汽-20級）。

（4）現(xiàn)場荷載試驗前，發(fā)現(xiàn)該橋超載嚴重，必須進行嚴格控制超載。

[1]諶潤水,胡釗芳.路橋梁荷載試驗[M].北京:人民交通出版社,2003.

[2]張君祿,李紅衛(wèi),袁明道.某橋閘交通橋靜載試驗分析[J].廣東水利水電，2003（2）：39-43.

編輯：董剛

Load Test and Analysis of a Traffic Bridge

WU Huabao，CAO Xuewei，CUI Sufang
（Department of Land Resources and Surveying Engineering Shandong Agricultural and Engineering University，Jinan Shandong 250100）

A gate station diversion canal traffic bridge static load test and the results are presented in detail; combined with the test data,through calculation and analysis of the performance index of the structure,and provide valuable suggestions for engineering construction:the bearing capacity of the bridge traffic to meet the standard requirements of load grade (steam-20 level)，strict control of overloading,cracks under the hollow plate surface repair and so on.

traffic bridge；load；working condition；deflection

TV6

A

2095-7327（2017）-01-0036-05

武華寶(1983-)，男，山東泰安人，山東農業(yè)工程學院講師,碩士，研究方向：水工結構工程和工程質量檢測。