朱先祥，倪福海，丁偉，陳海濤

（1.安徽省中盛建設(shè)工程試驗檢測有限公司，安徽 合肥 230051;2.東華理工大學(xué)放射性地質(zhì)與勘探技術(shù)國防重點學(xué)科實驗室，江西 南昌 330013)

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，橋梁已成為人們生活中的重要基礎(chǔ)設(shè)施，由于近年來不斷有橋梁事故的發(fā)生，橋梁結(jié)構(gòu)的安全性能受到人們的廣泛關(guān)注[1-2]。為了解新建橋梁的結(jié)構(gòu)性能及承載能力，為檢驗橋梁設(shè)計提供依據(jù)，保證運(yùn)營時的安全，需要對橋梁進(jìn)行檢測，計算橋梁結(jié)構(gòu)的性能指標(biāo)，判別相關(guān)性能是否達(dá)到安全通行的要求[3-4]。本文以安徽某新建公路橋為例，依據(jù)橋梁荷載試驗的相關(guān)規(guī)范，通過橋梁的靜載試驗，并將實測數(shù)據(jù)與理論值對比來確定該橋的安全性能。

1 工程概況

該工程橋梁為上跨橋分東西兩幅橋布置，單幅橋之間間距1m，采用鏤空布置 (圖 1)。兩幅橋的橋跨布置均為4x30m、35+50+35m、4x30m，共三聯(lián)，全長360m，每幅橋?qū)?3m，為單向三車道。主橋35+50+35m主梁為預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)箱梁，中支點處梁高3.0m，跨中梁高1.8m，梁底為二次拋物線變化；4x30m標(biāo)準(zhǔn)段箱梁，主梁為預(yù)應(yīng)力混凝土等截面連續(xù)箱梁，梁高1.8 m。下部采用雙方柱型橋墩，U型橋臺；基礎(chǔ)采用承臺加鉆孔灌注樁基礎(chǔ)；橋梁兩端引道采用懸臂式擋墻結(jié)構(gòu)。

圖1 橋梁局部圖

試驗工況 表1

2 有限元計算模型建立

采用MIDAS CIVIL[1]有限元分析建立和計算軟件橋梁模型，將主梁的結(jié)構(gòu)分離和單元劃分采用空間梁單元模型，提供的變截面和變截面組截面梁單元定義。變截面和變截面組截面梁單元只需定義變截面段前后兩端的截面，中間截面系統(tǒng)會按照截面各構(gòu)件尺寸或人工定義的截面特性值按插值自動分配。

單元截面按原結(jié)構(gòu)尺寸定義，用CAD繪制單元截面圖，并采用程序中的截面計算器對繪制的截面進(jìn)行計算和導(dǎo)入，并指定給相應(yīng)單元?？紤]現(xiàn)場試驗條件，選定橋梁A第二聯(lián)第6/7跨、橋梁B第二聯(lián)第6/7跨和橋梁C第二聯(lián)7/8跨作為試驗跨。根據(jù)荷載工況確定測試截面，縱向利用MIDAS CIVIL有限元軟件建立模型見圖2，按照橋梁影響線施車輛荷載，選取最不利的加載位置，橫向利用移動荷載追蹤器追蹤到車輛最不利的加載位置。

圖2 橋梁A/B/C立體模型圖

3 靜載試驗

3.1 工況選擇和測點布置

本工程橋梁分3段靜載試驗共擬安排3個試驗工況，以檢測控制截面承受荷載時的承載能力，試驗工況詳見表1與圖3。

圖3 橋梁A/B/C試驗截面示意圖

圖4 截面測點布置圖

圖4(a)中f1、f2為橋梁A(1-1截面)沉降位移測點，f3、f4為橋梁B同位置測點；f5、f6為橋梁C同位置測點。圖4(b)中為三座橋梁最大正彎矩（1-1截面、3-3截面和5-5截面）控制截面箱梁底各布置5個應(yīng)變片，測試箱梁在各級試驗荷載作用下的受力狀況，各截面應(yīng)力測點布置。

3.2 車輛信息

試驗荷載采用后八輪載重貨車加載，加載車輛詳細(xì)信息見表2，各工況下車輛縱向布置見圖5。

4 實驗結(jié)果分析

在對應(yīng)變進(jìn)行結(jié)果分析時，由于使用的儀器將會直接對橋梁進(jìn)行應(yīng)變測量，為使結(jié)果分析方便，將計算應(yīng)力值轉(zhuǎn)換成為應(yīng)變值，根據(jù)《公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程》（JTG/TJ21-2011）的規(guī)定，靜力荷載試驗結(jié)構(gòu)校驗系數(shù)ξ按公式（1）計算：

車輛信息表 表2

圖5 車輛橫向布置圖

式中：Se是在荷載試驗過程中針對控制截面所測得的彈性變位或應(yīng)變數(shù)值，Ss是針對結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬理論計算所得到的計算變位或應(yīng)變數(shù)值；

靜力荷載試驗測點相對殘余變位或相對殘余應(yīng)變S'P按公式（2）計算：

式中：SP在荷載試驗中對橋梁結(jié)構(gòu)的控制截面所測得的殘余變位或殘余應(yīng)變數(shù)值；St是對應(yīng)于殘余變位或殘余應(yīng)變的實測總變位或總應(yīng)變。

從表3中應(yīng)變校驗系數(shù)和撓度校驗系數(shù)可知，校驗系數(shù)基本小于1.0，代表橋梁的實際狀況要好于理論狀況，此梁承載能力滿足試驗加載車的加載。靜力試驗荷載作用下主要測點的撓度校驗系數(shù)值的范圍為0.68～0.70。主橋各個控制截面的撓度變形實測值與理論值結(jié)果的變化規(guī)律一致。實測值均小于理論值，說明橋梁結(jié)構(gòu)的實際剛度大于計算剛度[4]。各控制測量截面的相對殘余值均在20%范圍內(nèi)，說明橋梁的受壓后變形恢復(fù)能力較好，橋梁處于彈性工作狀態(tài)。

橋梁變形評定表 表3

5 結(jié)語

該橋梁在靜載作用中，主橋各控制截面的撓度和應(yīng)力實測值與計算結(jié)果的變化規(guī)律一致，各工況作用下變形校驗系數(shù)在0.68～0.70之間，應(yīng)變校驗系數(shù)在0.60～0.75之間，說明橋梁具有一定的安全儲備；相對殘余變形在7.45%～9.41%之間，相對殘余應(yīng)變在6.45%～14.29%之間，說明橋梁處于彈性工作狀態(tài)。在高精度全站儀測量下，測量的結(jié)構(gòu)殘余變形非常小，說明在試驗過程中結(jié)構(gòu)處于彈性工作狀態(tài)。