王瑞金

(南京南大工程檢測有限公司，江蘇 南京 210008)

1 橋梁概況

某河鋼便棧橋設(shè)計(jì)全長72 m，標(biāo)準(zhǔn)跨徑4×15 m，調(diào)節(jié)跨徑1×12 m，設(shè)計(jì)全寬20.5 m，分左右兩幅，單幅寬10 m，兩幅凈間距0.5 m，左右兩幅結(jié)構(gòu)相同。棧橋橋面分人行道和行車道兩區(qū)域，兩側(cè)人行道各寬2 m，行車道各寬8 m，雙向四車道，設(shè)計(jì)荷載公路—Ⅰ級(jí)。鋼棧橋橫斷面布置14排貝雷片，基礎(chǔ)采用鋼管樁基礎(chǔ)。

2 貝雷橋靜載試驗(yàn)

2.1 靜載試驗(yàn)檢測內(nèi)容

靜載試驗(yàn)檢測項(xiàng)目為關(guān)鍵截面的應(yīng)力和豎向位移。選擇左幅邊跨跨中截面1—1,2—2(見圖1)，右幅中跨跨中截面3—3(見圖2)，為本橋受力控制截面，在各控制截面貝雷梁下加強(qiáng)弦桿底部，采用粘貼應(yīng)變計(jì)的方法觀測弦桿的應(yīng)變，通過車輛加載觀測應(yīng)變計(jì)的變化，從而找出應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系。

2.2 試驗(yàn)荷載及加載試驗(yàn)效率

本橋結(jié)構(gòu)理論計(jì)算采用MIDAS/Civil 2017，下弦桿、分配梁采用梁單元進(jìn)行模擬，腹桿采用桁架單元進(jìn)行模擬，計(jì)算圖式如圖3所示。

橋梁設(shè)計(jì)荷載為公路—Ⅰ級(jí)，荷載試驗(yàn)中采用等效荷載進(jìn)行加載，試驗(yàn)中加載車輛選用40 t大型載重汽車，其中單輛車總重400 kN(前軸重80 kN，中后軸重320 kN，前中軸距350 cm，中后軸距135 cm)。加載車輛示意圖如圖4所示。

加載試驗(yàn)效率按規(guī)范要求驗(yàn)收控制在0.85～1.05。本試驗(yàn)選擇4臺(tái)車輛，并選出對該橋內(nèi)力影響較大的3個(gè)控制截面(1—1,2—2,3—3)位置進(jìn)行加載，各加載截面的加載控制值及試驗(yàn)效率見表1。

表1 加載截面的加載控制值及試驗(yàn)效率表

2.3 內(nèi)力影響線及加載位置

根據(jù)MIDAS/Civil 2017計(jì)算軟件得到的結(jié)構(gòu)相應(yīng)截面的內(nèi)力影響線進(jìn)行加載，影響線表示結(jié)構(gòu)中由沿結(jié)構(gòu)跨度移動(dòng)的單位載荷引起的內(nèi)力、位移或反力等的數(shù)值(稱影響值)隨單位載荷作用位置變化的曲線，可用于確定結(jié)構(gòu)上移動(dòng)載荷的最不利位置。模擬車輛組合荷載作用于影響線上最不利位置或附近，并進(jìn)行內(nèi)力試算，找到橋梁所產(chǎn)生的內(nèi)力與設(shè)計(jì)荷載相匹配時(shí)車輛的位置。本次試驗(yàn)采用4臺(tái)總重400 kN車輛進(jìn)行加載，共選擇三個(gè)工況。

1)工況一：左幅第4跨跨中最大內(nèi)力工況(1—1截面)。

圖5所示為左幅第4跨跨中最大內(nèi)力工況的影響線。相應(yīng)車輛的加載位置為：2臺(tái)車并排，車頭均位于3號(hào)橋墩處；另2臺(tái)車并排，車頭均朝向4號(hào)橋臺(tái)，并與前2臺(tái)車尾部相靠，2排車輛后軸最近距離為3 500 mm(加載位置如圖6所示)。

2)工況二：左幅第3跨跨中最大內(nèi)力工況(2—2截面)。

圖7所示為左幅第3跨跨中最大內(nèi)力工況的影響線。相應(yīng)車輛的加載位置為：2臺(tái)車并排，車頭均位于2號(hào)橋墩處；另2臺(tái)車并排，車頭均朝向3號(hào)橋墩，并與前2臺(tái)車尾部相靠，2排車輛后軸最近距離為3 500 mm(加載位置如圖8所示)。

3)工況三：右幅第2跨跨中最大內(nèi)力工況(3—3截面)。

圖9所示為右幅第2跨跨中最大內(nèi)力工況的影響線。相應(yīng)車輛的加載位置為：2臺(tái)車并排，車頭均位于2號(hào)橋墩處，另2臺(tái)車并排，車頭均朝向1號(hào)橋墩，并與前2臺(tái)車尾部相靠，2排車輛后軸最近距離為3 500 mm(加載位置如圖10所示)。

3 荷載試驗(yàn)結(jié)果

通過對各荷載工況作用下相應(yīng)截面的實(shí)驗(yàn)荷載應(yīng)變、位移實(shí)測值與理論荷載應(yīng)變、位移值進(jìn)行整理比較，可以看出：應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)最大值1.00，最小值0.14，均不大于1.0，相對殘余應(yīng)變小于20%，豎向位移校驗(yàn)系數(shù)最大值1.18，最小值0.72，部分構(gòu)件撓度校驗(yàn)系數(shù)大于1.0。

根據(jù)實(shí)測應(yīng)變與理論計(jì)算應(yīng)變比較的校驗(yàn)系數(shù)值，可以看出結(jié)構(gòu)抗力安全儲(chǔ)備較大，橋梁處于彈性工作狀態(tài)；通過豎向位移與理論計(jì)算比較的校驗(yàn)系數(shù)值，可以看出貝雷梁與加強(qiáng)弦桿間協(xié)同受力性能不夠。

4 試驗(yàn)結(jié)論

貝雷橋是由一片片貝雷梁通過橫向支撐及橋面加強(qiáng)弦桿連為一個(gè)整體，桿件之間為銷接，理論計(jì)算按鉸接構(gòu)造，傳力過程清晰，實(shí)際工程中由于加強(qiáng)弦桿剛度不足造成結(jié)構(gòu)整體性差，會(huì)使力的擴(kuò)散出現(xiàn)延遲，主受力點(diǎn)處先變形后力向遠(yuǎn)處傳遞，造成該類橋?qū)嶋H受力與計(jì)算受力之間存在偏差，出現(xiàn)校驗(yàn)系數(shù)大于1的情況。僅按理論判斷有時(shí)會(huì)造成實(shí)際中的不安全，因此對該類橋，須加強(qiáng)對貝雷梁間連接構(gòu)件的剛度，同時(shí)加強(qiáng)弦桿間協(xié)同受力性能，在設(shè)計(jì)和使用中也要留用安全儲(chǔ)備。通過試驗(yàn)研究提醒使用者重視在運(yùn)營過程中的養(yǎng)護(hù)，對于連接松弛等情況及時(shí)進(jìn)行糾正，也為橋梁設(shè)計(jì)及維護(hù)提供一定的借鑒。