程宇鵬

（山西省交通科學研究院，山西 太原 030006）

隨著我國社會的發(fā)展，城市規(guī)模不斷擴大，機動車保有量的持續(xù)增長，現(xiàn)有城市道路已遠遠不能滿足交通量的需求，交通擁堵成為大家極為關注的問題。為了緩解城市交通壓力，許多城市開始做出緩解交通壓力的對策，比如通過擴大主干道網(wǎng)絡，建設高架橋、地鐵等，以及優(yōu)化城市交通管理的方式來提高交通效率[1-2]。本文針對某城市修建的現(xiàn)澆寬箱梁高架橋，通過試驗對其受到荷載作用時，對該橋結構橫向受力及變形狀況進行分析，從而得到實際的寬箱梁橫向受力及變形特性。

1 工程概況

本項目高架橋梁為某市城區(qū)修建的雙向六車道的加強型主干路。本文選取主線橋第六聯(lián)為試驗聯(lián)，對其受到偏心作用時的橫向受力進行分析。該聯(lián)橋跨布置為3×31 m，橋面寬度為23.5 m，橋面布置為：0.5 m（防撞護欄）+11 m（機動車道）+0.5 m（防撞護欄）+11 m（機動車道）+0.5 m（防撞護欄）；主梁為預應力混凝土整體現(xiàn)澆箱梁；下部結構為雙柱花瓶型橋墩，鉆孔灌注樁基礎。橋梁荷載標準：城-A級，抗震設防類別：乙類。

2 有限元模型的建立

靜載試驗計算采用有限元分析軟件Midas Civil進行空間分析計算，根據(jù)橋梁的結構型式，對橋梁進行結構分析及加載計算。結構設計計算所得的主橋活載彎矩包絡圖[3-4]（含汽車沖擊效應）見圖1。

圖1 活載作用下主梁彎矩包絡圖

依據(jù)《城市橋梁檢測與評定技術規(guī)范》（CJJ/T 233—2015）的控制截面選取原則，確定了兩個正應變和兩個撓度試驗控制斷面，具體的試驗斷面布置見圖2。橋梁計算采用的材料參數(shù)均根據(jù)公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范確定[5-6]。

圖2 試驗主要控制斷面測點布置圖（單位：cm）

3 計算分析

本試驗采用等效荷載加載方式，在結構設計的影響線最不利處布載，計算出橋梁結構控制截面（正彎矩最大截面）在試驗荷載下的最大內(nèi)力值，與設計荷載作用下的該控制截面的理論內(nèi)力值進行比較。本次荷載試驗選用8輛車重為39 t的三軸自卸車，加載程序分3級進行加載，確保靜力試驗荷載效率系數(shù)在0.95～1.05范圍內(nèi)，試驗車荷載效率計算結果見表1。

表1 荷載試驗荷載效率及相應測試項目表

圖3 第十五跨0.4L正彎矩加載圖（單位：cm）

圖4 第十六跨L/2正彎矩加載圖（單位：cm）

圖3、圖4中①～⑧表示加載車輛編號。Ⅰ表示第一級加載，Ⅱ表示第二級加載，Ⅲ表示第三級加載。

4 數(shù)據(jù)分析

4.1 試驗荷載作用對主梁橫斷面應變影響分析

橋梁在試驗荷載作用下，主梁各控制斷面測點的實際應變值比較見表2、表3。

表2 第十五跨0.4L斷面混凝土正應變校驗系數(shù)表

圖5 第十五跨0.4L斷面應變對比圖

表3 第十六跨L/2斷面混凝土正應變校驗系數(shù)表

圖6 第十六跨L/2斷面應變對比圖

由表2、表3和圖5、圖6可以看出，采用試驗中的加載方法時，各測試斷面的混凝土正應變在正載時，橫向受力基本均勻，橫向增大效應在1.08～1.10范圍內(nèi)；在偏載時，橫向受力偏差較大，橫向增大效應在1.85～1.88范圍內(nèi)。

4.2 試驗荷載作用對主梁橫斷面撓度影響分析

橋梁在試驗荷載作用下，主梁各控制斷面撓度的實際變化值比較見表4、表5。

表4 第十五跨0.4L斷面撓度校驗系數(shù)表

圖7 第十五跨0.4L斷面撓度對比圖

表5 第十六跨L/2斷面撓度校驗系數(shù)表

圖8 第十六跨L/2斷面撓度對比圖

由表4、表5和圖7、圖8可以看出，采用試驗中的加載方法時，各測試斷面的撓度在正載時，橫向變形基本均勻，橫向增大效應在1.08～1.10范圍內(nèi)；在偏載時，橫向變形偏差較大，橫向增大效應在1.84～1.87范圍內(nèi)。

5 分析與結論

當采用試驗荷載對現(xiàn)澆寬箱梁橋按照試驗中所用方法加載時，通過對控制斷面實測數(shù)據(jù)進行對比分析得出如下結論：

a）正載作用時，主梁底板的混凝土正應變實測的橫向增大效應在1.08～1.10范圍內(nèi)，撓度的橫向增大效應在1.06～1.10范圍內(nèi)。

b）偏載作用時，主梁底板的混凝土正應變實測的橫向增大效應在1.85～1.88范圍內(nèi)，撓度的橫向增大效應在1.84～1.87范圍內(nèi)。

綜上，由于現(xiàn)澆寬箱梁橫跨比較大，存在箱梁扭轉、剪力滯等綜合作用效應，對其橫向受力的影響較大，由此在設計時，要充分考慮對該類型橋梁橫向受力特性，確保橋梁的設計安全。