楊炎炎

（陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學院， 陜西 渭南 714000）

在橋梁工程竣工后需對其承載能力進行測試，測試結(jié)構(gòu)主要受力構(gòu)件在設(shè)計荷載作用下的受力性能，掌握橋梁結(jié)構(gòu)的實際工作狀況，判斷結(jié)構(gòu)受力是否正常及是否滿足設(shè)計要求[1]。通過試驗分析能夠了解橋梁在靜載試驗荷載下的實際工作狀態(tài)，判定其承載能力和使用條件[2]。

1 工程概況

定西市交通路一期K0+411橋位于定西市安定區(qū)北十里鋪，跨越東西流向的小洪溝，橋梁南通定西市市區(qū)，北接十里鋪，橋梁全長19.04m。該橋上、下行兩幅上部結(jié)構(gòu)均采用1-16m后張預(yù)應(yīng)力混凝土簡支空心板梁，梁高0.8m，梁長15.96m，中板寬1.24m，邊板寬1.865m，邊板所對應(yīng)的懸臂長0.625m。該橋橋面總寬為40m（3.25m人行道+3m綠化帶+27.5車行道+3m綠化帶+3.25m人行道），橋面鋪裝為10cm厚C50混凝土現(xiàn)澆層，10cm瀝青混凝土鋪裝。橋臺采用樁柱式橋臺，基礎(chǔ)為1.2m鉆孔灌注樁，樁長23m。該橋上、下行橋幅為對稱結(jié)構(gòu)，本文基于該橋上行橋幅的靜載試驗進行分析研究。

2 建立有限元模型

理論計算分析的目的是計算出該橋的主要力學指標，通過理論分析的結(jié)果對該橋的狀況進行客觀、真實的評定。

根據(jù)相關(guān)規(guī)范的要求以及大橋的實際情況，采用空間有限元法對該橋進行了理論計算分析，建立空間有限元計算模型，分別計算各種工況下測點位置的撓度，并與實測結(jié)果進行對比，從而對該橋的承載能力進行評估和判定。

通過Midas Civil軟件建立有限元模型：交通路一期K0+411上行橋幅上部結(jié)構(gòu)有限元計算模型如圖1所示，其中節(jié)點260個，單元482個。

圖1 有限元計算模型

對交通路一期K0+411上行橋幅控制截面根據(jù)《城市橋梁檢測與評定設(shè)計規(guī)范》進行最不利加載，利用Midas Civil計算各種工況下測點撓度理論值，在加載過程中實時監(jiān)測位移測點變位，一旦出現(xiàn)異常及時停止試驗進行卸載。

3 靜載試驗

3.1 試驗荷載的確定

根據(jù)該橋的實際情況并依據(jù)《公路橋梁承載能力評定規(guī)程》的要求，荷載效應(yīng)系數(shù)取：=0.95～1.05。設(shè)計荷載按城-A級計算，試驗荷載為2輛重量約450kN的載重汽車。試驗載重汽車實際重量及軸距如表1所示。

表1 加載汽車重量及軸距

3.2 測試截面與測點布置

3.2.1 測試截面確定

采用Midas Civil對交通路一期K0+411上行橋幅進行數(shù)值分析，根據(jù)內(nèi)力（撓度）影響線和設(shè)計荷載情況確定不同布載方式下的控制截面，然后根據(jù)控制截面確定測試截面。

交通路一期K0+411上行橋幅橋跨結(jié)構(gòu)為： 16m預(yù)應(yīng)力混凝土簡支空心板梁，結(jié)構(gòu)體系為簡支梁。本次試驗選取的橋跨為定西側(cè)0號臺～1號臺，選取L/2、L/4截面作為控制截面進行加載和測試。

3.2.2 位移測點布置

在L/2斷面布置變形測點，測點布置如圖2所示。

圖2 交通路一期K0+411橋上行橋幅變形測點布置示意圖（▲：位移測點）

3.3 靜載試驗工況

根據(jù)《城市橋梁檢測與評定設(shè)計規(guī)范》（CJJ/T 233 -2015），靜載試驗工況按照跨線橋的內(nèi)力影響線和位移影響線確定?，F(xiàn)場靜載試驗按照控制截面設(shè)計荷載的內(nèi)力（位移）等效加載，采用2輛45噸的試驗車輛。

根據(jù)測試內(nèi)容，該橋幅靜載試驗共分為6個靜力荷載工況。工況1：未加載狀態(tài)；工況2：L/4截面彎矩影響線橫向?qū)ΨQ布載；工況3：L/2面彎矩影響線橫向?qū)ΨQ布載；工況4：L/4截面彎矩影響線橫向偏心布載；工況5：L/2截面彎矩影響線橫向偏心布載；工況6：卸載。

4 靜載試驗結(jié)果與分析

根據(jù)規(guī)范對交通路一期K0+411橋上行橋幅各控制截面進行最不利加載，共設(shè)置6個靜力加載工況。本次試驗完成了該橋在各種工況作用下各控制截面位移的測試，再結(jié)合理論計算結(jié)果，通過對比計算得到各控制截面的位移校驗系數(shù)。最后根據(jù)規(guī)范要求，綜合評定該橋幅的實際承載能力和使用能力。

4.1 變形測試數(shù)據(jù)

根據(jù)規(guī)范要求，通過試驗得到交通路一期K0+411橋上行橋幅在各種工況作用下所有測試截面的變形值（有限元計算結(jié)果見圖3-圖6）。再結(jié)合理論計算結(jié)果得到各荷載工況下控制截面的位移校驗系數(shù)（如表2-表5所示，表中“+”表示變形向上，“-”表示變形向下）。

表2 工況2制截面各參數(shù)值

表3 工況3制截面各參數(shù)值

表4 工況4制截面各參數(shù)值

表5 工況5制截面各參數(shù)值

圖3 數(shù)值模擬結(jié)果（工況2）

圖4 數(shù)值模擬結(jié)果（工況3）

圖5 數(shù)值模擬結(jié)果（工況4）

圖6 數(shù)值模擬結(jié)果（工況5）

卸載后的殘余應(yīng)變及相對殘余應(yīng)變?nèi)绫?所示。

表6 卸載后的殘余應(yīng)變及相對殘余應(yīng)變表

4.2 位移測試結(jié)論

通過對交通路一期K0+411 16m預(yù)應(yīng)力簡支空心板梁橋上部結(jié)構(gòu)各控制截面在各工況作用下的位移實測結(jié)果與相應(yīng)的理論計算結(jié)果進行對比分析后可以得到以下結(jié)論：

在各種工況作用下，該橋各測試截面實測變形值均小于計算跨徑的L/600，橋梁處于小變形狀態(tài)。滿足《城市橋梁檢測與評定設(shè)計規(guī)范》（CJJ/T 233 -2015）相關(guān)規(guī)定。

在試驗荷載作用下，該橋各控制截面的實測位移值小于理論計算值，即位移校驗系數(shù)小于1.0，說明該橋的靜力剛度良好。

結(jié)構(gòu)最大相對殘余變位值（2%）＜20%，根據(jù)《城市橋梁檢測與評定設(shè)計規(guī)范》（CJJ/T 233 -2015）的相關(guān)規(guī)定，判定荷載試驗過程中橋梁結(jié)構(gòu)處于彈性工作階段。

整個靜載試驗過程中，各測點的豎向位移均未發(fā)生較大異常變化；由以上分析結(jié)果可以得出，該橋主梁結(jié)構(gòu)靜力剛度良好。

5 結(jié)語

以定西市交通路一期K0+411上行橋幅為研究對象，依據(jù)相關(guān)規(guī)范，設(shè)計了靜載試驗工況。在試驗荷載作用下，該橋16m預(yù)應(yīng)力混凝土簡支空心板梁結(jié)構(gòu)強度、剛度、相對殘余變位等均滿足規(guī)范要求，承載能力滿足要求。本文所采用的試驗設(shè)計及分析方法可供其他類似工程分析參考。