王保兵 段宇

1.云南通衢工程檢測有限公司，中國·云南 昆明 650000

2.云南省交通投資建設(shè)集團有限公司昭通管理處，中國·云南 昭通 657000

渡槽；人行天橋；荷載試驗承載能力評定

1 引言

隨著近年來公路橋梁的快速發(fā)展，對周邊人文環(huán)境或多或少會產(chǎn)生影響。例如周邊行人的通行、原有河流的流淌路徑等。為解決此類問題。某橋采用渡槽人行天橋形式設(shè)計[1,4]，既橋面行人通行、箱內(nèi)河水流通。然而由于現(xiàn)澆工藝的參差不齊，荷載作用與傳統(tǒng)橋梁有所差別，為檢驗其設(shè)計參數(shù)和質(zhì)量是否滿足要求。荷載試驗是橋梁建成后承載能力評估的可靠方法。

2 工程概況

該橋跨徑布置為4.6+20+2×17.675+11+3=73.95m，橋梁全長73.95m 兩側(cè)設(shè)置兩個梯道。上部結(jié)構(gòu)為現(xiàn)澆預應力鋼筋混凝土連續(xù)箱梁，橋墩均采用樁柱式墩，梯臺采用承臺+樁基礎(chǔ)。左右幅橫斷面布置為：0.25m(欄桿)+2.7(人行道)+0.25m(欄桿)，主橋全寬3.2m。

3 荷載試驗目的

本次試驗目的是對試驗梁的實際承載能力進行評定，以判斷是否可正常投入使用。評定的方法是橋梁荷載試驗[2]，荷載試驗分為靜載試驗和動載試驗兩部分。靜載試驗是通過對該橋梁進行試驗加載，測量在試驗荷載作用下的結(jié)構(gòu)反應（即變形和應變），通過與按橋梁設(shè)計計算的結(jié)構(gòu)反應的理論值進行比較；動載試驗是通過檢測橋梁結(jié)構(gòu)固有振動特性（自振頻率、振型和阻尼比），與理論值進行比較來。通過靜動載試驗結(jié)果來綜合判斷該橋在使用荷載作用下的工作狀態(tài)，評定橋梁結(jié)構(gòu)性能及實際承載能力[3]。

4 荷載試驗內(nèi)容及結(jié)果

本次采用Midas civil 有限元軟件進行理論計算分析。

（1）靜載試驗：橋梁的受力特點，為檢驗最不利截面的受力狀況，便于測試和觀測，并使測試結(jié)果具有代表性，本次試驗選擇跨中截面為試驗截面。主要檢驗連續(xù)梁結(jié)構(gòu)最不利截面的最大正彎矩、最大撓度。具體內(nèi)容包括以下四個部分：①撓度測量②應變（應力）測量③支點沉降測量④裂縫監(jiān)測。

（2）動載試驗：測定小連續(xù)梁結(jié)構(gòu)固有振動特性（自振頻率、振型和阻尼比）。

4.1 靜載試驗

各工況的計算結(jié)果及重物布載如圖1～圖3所示。

圖1 邊跨最大正彎矩加載布置（單位：cm）

圖2 墩頂最大負彎矩加載布置（單位：cm）

圖3 中跨最大正彎矩加載布置（單位：cm）

各級荷載作用下該橋?qū)崪y應變結(jié)果如表1～3 所示。

表1 邊跨最大正彎矩測試結(jié)果（單位：με）

表2 墩頂最負正彎矩測試結(jié)果（單位：με）

表3 中跨最大正彎矩測試結(jié)果（單位：με）

由上表可知：

（1）各加載工況作用下，各測試截面應變分級加載數(shù)據(jù)表明梁體結(jié)構(gòu)內(nèi)力變化呈接近于線性變化，表明結(jié)構(gòu)內(nèi)力變化與結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)相符。

（2）各測試截面在相應工況作用下，各測點混凝土應變校驗系數(shù)介于0.58 ～0.64 之間，應力狀態(tài)正常，說明各測試截面結(jié)構(gòu)強度滿足設(shè)計荷載等級要求。

（3）卸載后，各測點的相對殘余應變介于0.0%～6.3%之間，滿足小于20%的規(guī)定，表明各測試截面混凝土應變恢復較好，在試驗加載過程中呈彈性工作狀態(tài)。

各級荷載作用下該橋?qū)崪y撓度結(jié)果如表4～5 所示。

表4 邊跨最大正彎矩測試結(jié)果（單位：mm）

表5 中跨最大正彎矩測試結(jié)果（單位：mm）

由上表可知：

（1）各加載工況作用下，各測試截面撓度分級加載數(shù)據(jù)表明梁體結(jié)構(gòu)變形變化基本呈接近于線性變化，表明結(jié)構(gòu)變形與結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)相符；

（2）各測試截面在相應工況滿載作用下，各主要測點的撓度實測值均小于計算值，校驗系數(shù)在0.51 ～0.67 范圍內(nèi)，結(jié)構(gòu)變形正常，表明各測試截面結(jié)構(gòu)剛度滿足要求；

（3）卸載后，各測點的相對殘余變形在0.0%～4.0%范圍內(nèi)，滿足小于20%的規(guī)定，表明梁體變形恢復較好，梁體在試驗加載過程中呈彈性工作狀態(tài)。

4.2 動載試驗

試驗測試斷面選擇在連續(xù)梁4 等分布置測點，測試小連續(xù)梁自振頻率以及阻尼比。如圖4所示。

圖4 脈動試驗測點布置

測試系統(tǒng)采用中國地震局工程力學研究所生產(chǎn)的低頻響應較好，靈敏度較高的拾震器、采集儀以及分析軟件進行動態(tài)測試數(shù)據(jù)采集及后期分析處理。試驗結(jié)果表6、圖5～8 所示。

表6 結(jié)構(gòu)自振特性參數(shù)測試結(jié)果

圖5 實測第1 階振型圖

圖6 實測第2 階振型圖

圖7 實測第3 階振型圖

圖8 實測頻譜數(shù)據(jù)分析圖

由上表及圖可知：自振頻率實測值（基頻）大于計算頻率，整體剛度滿足要求。

4.3 外觀觀察結(jié)果

試驗加載過程中，試驗梁體未有裂縫出現(xiàn)。

5 結(jié)論

（1）試驗前，對試驗跨結(jié)構(gòu)混凝土進行了外觀檢查，未發(fā)現(xiàn)可見裂縫。試驗過程中及試驗后，測試截面以及附近區(qū)域，未發(fā)現(xiàn)新增可見裂縫。

（2）在試驗荷載作用下，各測試截面各級應變實測值與所施加的荷載量呈接近于線性變化，表明結(jié)構(gòu)內(nèi)力變化與結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)相符。滿載時，各主要測點應變實測值均小于計算值，校驗系數(shù)在0.58 ～0.64 范圍內(nèi)，應力狀態(tài)正常；卸載后，各測點的相對殘余應變在0.0%～6.3%范圍內(nèi)，均小于20%，在試驗加載過程中呈彈性工作狀態(tài)。測試截面結(jié)構(gòu)強度滿足設(shè)計荷載等級要求。

（3）在試驗荷載作用下，各測試截面各級撓度實測值與所施加的荷載量呈接近于線性變化，表明結(jié)構(gòu)撓度變化與結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)相符。滿載時，各主要測點撓度實測值均小于計算值，校驗系數(shù)在0.51 ～0.67 范圍內(nèi)，變形狀態(tài)正常；卸載后，各測點的相對殘余變形在0.0%～4.0%范圍內(nèi)，均小于20%，在試驗加載過程中呈彈性工作狀態(tài)。測試截面結(jié)構(gòu)剛度滿足設(shè)計荷載等級要求。

（4）自振頻率實測值（基頻）大于計算頻率，整體剛度滿足要求。

（5）綜上所述，試驗梁強度、剛度滿足設(shè)計要求，可以投入使用。

6 結(jié)語

論文以渡槽、行人通行雙重功能的荷載作用橋梁安全評估為背景，介紹了從理論計算以及現(xiàn)場試驗上，對該既有橋梁通行進行安全評估的方法，并給出了評估過程及結(jié)果。論文的評估方法可為同類型項目提供有益的參考。