李東

摘要 為深入研究預應力混凝土連續(xù)箱梁橋的承載力及實際工況，文章依托某橋梁開展靜載實驗進行研究，分析橋梁在增加載荷情況下控制截面撓度、應變之間的關系，通過研究認定實測殘余變形/實測總變形小于0.2，試驗過程中借助橋梁專用有限元分析計算軟件—MIDAS/Civil，進行模型構(gòu)建，根據(jù)試驗獲取相應的數(shù)據(jù)，撐控試驗對象的撓度、應變校驗系數(shù)，最終得出橋梁承載力滿足實際要求的結(jié)論。

關鍵詞 預應力現(xiàn)澆箱梁;靜載試驗;技術要點

中圖分類號 U448.23 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2022）02-0132-03

0 引言

目前預應力混凝土連續(xù)箱梁橋結(jié)構(gòu)較為常見，因此這種結(jié)構(gòu)橋梁服役期內(nèi)的安全狀況檢測至關重要[1]。橋梁載荷實驗能夠有效判斷橋梁的承載力情況，借助該實驗，可以分析、研究靜載作用下橋梁結(jié)構(gòu)的變位、應變、撓度等情況，與實踐數(shù)據(jù)相結(jié)合，得出橋梁結(jié)構(gòu)的實際情況[2]，了解其實際承載能力，借此總體性評價服役期橋梁的安全狀況，經(jīng)試驗可知，實驗橋梁處于良好的工作狀態(tài)，滿足設計、使用的要求，可以繼續(xù)使用[3]。

1 工程概況

工程實踐項目為某預應力箱梁橋，橋長129 m，共10聯(lián)，荷載設計值為公路Ⅰ級。上部結(jié)構(gòu)為混凝土組合箱梁、下部結(jié)構(gòu)為樁基礎，柱式墩。上部結(jié)構(gòu)箱梁的等寬段，采用先簡支后連續(xù)的預應力結(jié)構(gòu)方案。橋面鋪裝系：1）二個等厚結(jié)構(gòu)層，瀝青混凝土10 cm及C40防水混凝土10 cm;2）橋面縱坡及雙向橫坡均2.0%;3）橋面寬為28.0 m，非機動車道每側(cè)2.0 m、每車道寬12.00 m;文章通過該項目的橋靜載試驗的工程實踐，總結(jié)預應力現(xiàn)澆箱梁橋靜載試驗要點，具有十分重要的理論意義。

2 橋梁靜載設計

2.1 橋梁靜載試驗簡述

橋梁關系行車安全，因此必須慎重對待橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性、適用性、安全性等功能，需進行充分檢驗，依托靜載試驗，采集相關數(shù)據(jù)并進行深入分析研究，了解橋梁實際工作情況，判斷其是否滿足實際需求，具體試驗流程如下[4]：

（1）探析試驗橋梁在不同工況下的變形、撓度情況，依托相關要求，分析橋梁是否滿足實際使用需求[5]。

（2）依托試驗獲取數(shù)據(jù)，了解橋梁設計強度，對橋梁的綜合情況予以分析。

（3）對試驗獲取數(shù)據(jù)進行處理，構(gòu)建數(shù)據(jù)庫，指導橋梁服役期的養(yǎng)護、保養(yǎng)工作。

（4）分析橋梁實際存在裂縫情況。

（5）依托橋梁專用有限元分析計算軟件—MIDAS/Civil，建立相應的模型，借助MIDAS/Civil對橋梁進行靜載試驗的情況進行分析。

2.2 試驗加載工況的設計

根據(jù)分析，在橋面作用試驗載荷及設計載荷，確定的主要內(nèi)力控制截面共5個，根據(jù)確定的5個控制截面，經(jīng)試驗對應確定5個靜載工況（圖1）。5個靜載試驗工況如下：1）測試第1跨中部斷面最大彎矩;2）測試第2橋墩頂部負彎矩;3）測試第2跨中部斷面最大彎矩;4）測試第3橋墩頂部斷面最大負彎矩;5）測試第3跨中部斷面最大彎矩。

2.3 測點布置

對應變（應力）點進行測試：依托試驗需求，科學確定及布設相應的測點，有效提升觀測質(zhì)量，需對相同測點進行有針對性的校測，保障設定的測點可以客觀反映橋梁應力（應變）情況。因為橋面板的結(jié)構(gòu)較為特殊，不適合在此部位布設測點。布置測點詳細情況見圖2。為進一步全面了解橋梁結(jié)構(gòu)性能，測試工況4的過程中，應根據(jù)附近橋梁外側(cè)腹板表面情況布設，主要采集附近主拉應力、剪應力的情況[6]。

測試撓度（位移）點：依托橋梁的具體情況，現(xiàn)場條件等，選擇具有較高精準的儀器測量測點撓度，實踐操作中常使用精密水準儀，能夠提升數(shù)據(jù)采集的精確性。

3 靜載試驗結(jié)果分析

3.1 靜載試驗效率

該實驗過程中，預先設定好載荷的施加位置及施加載荷量的大小，為不斷提升采集數(shù)據(jù)的精確性，需加強靜載試驗效率控制而采集數(shù)據(jù)[7]。

靜載試驗效率：

ηj—靜載試驗效率系數(shù) ，一般范圍介于0.8～1.05之間;Sj—靜載試驗施加荷載儀器讀數(shù);S—靜載試驗施加荷載目標值;μ—損耗率。依托外觀檢查及驗算結(jié)構(gòu)結(jié)果，與既定的車輛軸載車輛情況予以結(jié)合。通過表1可以得出，該效率系數(shù)所處的范圍符合規(guī)定。

3.2 校驗系數(shù)

一般橋梁的結(jié)構(gòu)為預應力混凝土結(jié)構(gòu)，根據(jù)實踐操作，設置的應變校驗系數(shù)介于0.6～0.9之間，設定的撓度校驗系數(shù)介于0.7～1.0之間。表2為施加不同載荷時，橋梁結(jié)構(gòu)截面中應力點的分析值、實測值情況[8]。

經(jīng)分析表2可以論證，試驗載荷作用于橋梁后，橋梁結(jié)構(gòu)的控制斷面應變校驗系數(shù)相對集中于0.41～0.87之間，撓度系數(shù)一般分布在0.77～0.97之間，表示測試對象的結(jié)構(gòu)剛度、材料強度滿足實際需求，與驗證載荷要求基本符合。

3.3 相對殘余

Sp（實測殘余變形）和Stot（實測總變形）之間的比值越小，表示結(jié)構(gòu)與彈性工作狀態(tài)越接近，該要求小于等于20%[9]。在不同工況下相對參與變形結(jié)果情況如表3所示。

通過該表能夠清楚的看出，殘余應變和相對參與變形均低于19%，在實驗載荷作用下，結(jié)構(gòu)相對殘余應變和相關要求相符，一些測點撓度稍大，可能因為實驗橋一些跨度較大，混凝土分布不均勻，導致存在復雜的結(jié)構(gòu)形變，對這一部分的結(jié)構(gòu)形變需予以重視。

3.4 撓度值

在最大試驗載荷的作用下，結(jié)構(gòu)各控制截面豎向撓度實測值和規(guī)范要求相符合，比允許值要小，表示橋梁結(jié)構(gòu)較為安全，滿足正常使用的要求。

3.5 裂縫

依托國家、行業(yè)的相關規(guī)定，在加荷下結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的裂縫寬度要比設計標準值要小，且載荷消失后裂縫收斂符合國家標準。由于施工因素、溫度因素、混凝土自身因素導致的結(jié)構(gòu)自身存在的裂縫，載荷施加后不能超過標準要求。此次實驗過程中，載荷施加前和施加后，結(jié)構(gòu)裂縫沒有出現(xiàn)明顯變化，試驗橋梁可以正常使用。

4 結(jié)論

橋梁工程的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定直接關系行車安全，因此必須重視其整體受力性能，認識橋梁結(jié)構(gòu)的安全、適用及耐久性。該文依托靜載試驗，采集、分析相關數(shù)據(jù)，撐控橋梁聯(lián)跨受力的整體性能及其工況，得出如下結(jié)論：

（1）橋梁經(jīng)試驗載荷檢驗，其整體結(jié)構(gòu)受力與規(guī)定相符。

（2）通過靜載試驗，可以確定橋梁的材料強度、結(jié)構(gòu)剛度等滿足實際需求。

（3）將載荷循環(huán)增加至橋梁各跨段并卸載，試驗橋梁的截面雖出現(xiàn)裂縫，但沒有發(fā)展，均在規(guī)定要求內(nèi)，橋梁結(jié)構(gòu)的撓度、應變隨載荷的線性增加而線性增長，但沒有超過安全值。綜上所述，試驗橋梁符合使用要求，可以正常使用。

參考文獻

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