張軍飛 ZHANG Jun-fei

（安徽省公路橋梁工程有限公司，合肥 230031）

1 工程概況

本案例上部結(jié)構(gòu)采用3×35m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁，單箱四室，箱梁梁高2.1m，橫橋向橋總寬15.25m。底板和腹板厚度均按線性變化，主梁采用C50混凝土，汽車(chē)荷載等級(jí)為公路-I級(jí)，按雙向四車(chē)道設(shè)計(jì)，橫向雙支座。

2 檢測(cè)目的

通過(guò)對(duì)橋梁代表跨進(jìn)行成橋荷載試驗(yàn)，檢驗(yàn)試驗(yàn)橋跨結(jié)構(gòu)的正常使用狀態(tài)是否符合設(shè)計(jì)要求；檢驗(yàn)試驗(yàn)橋跨結(jié)構(gòu)的承載能力是否符合設(shè)計(jì)要求；結(jié)合理論計(jì)算分析結(jié)果，評(píng)定試驗(yàn)橋跨結(jié)構(gòu)目前的技術(shù)狀態(tài)是否滿足設(shè)計(jì)要求，為交工驗(yàn)收、運(yùn)營(yíng)、養(yǎng)護(hù)管理提供科學(xué)的依據(jù)。

3 檢測(cè)方案的編制

3.1 桿系模型的建立

①用Midas Civil建立材料（C50混凝土）、截面（支點(diǎn)截面、寬中截面、變截面）、節(jié)點(diǎn)（全橋81個(gè)節(jié)點(diǎn)）、單元（全橋72個(gè)單元），全橋桿系模型如圖1所示。

圖1 全橋桿系模型

②建立邊界條件，主梁和支座用彈性連接，支座節(jié)點(diǎn)用一般支撐進(jìn)行約束。

③施加荷載，自重（自重系數(shù)-1.04）、二期（梁?jiǎn)卧奢d：-48kN/m）、移動(dòng)荷載（雙向四車(chē)道，采用標(biāo)準(zhǔn)車(chē)輛）。

④特征值分析，得到基頻3.44Hz。

⑤移動(dòng)荷載分析控制，采用公路一級(jí)，沖擊系數(shù)采用用戶輸入基頻的方式，輸入基頻3.44Hz，移動(dòng)荷載作用下彎矩My包絡(luò)圖如圖2所示。

圖2 移動(dòng)荷載作用下彎矩My包絡(luò)圖

3.2 加載方案的建立

①將civil桿系模型導(dǎo)入civil designer。

②布置加載方案，包括邊跨最大正彎矩正載加載工況（距橋頭15.41m截面），邊跨大正彎矩偏載載加載工況（距橋頭15.41m截面），中跨大正彎矩正載加載工況（中跨跨中截面）如圖3所示，中跨大正彎矩偏載加載工況（中跨跨中截面），墩頂負(fù)彎矩正載加載工況（距中跨跨中16.5m截面），墩頂負(fù)彎矩偏載加載工況（距中跨跨中16.5m截面）。

圖3 中跨大正彎矩正載加載工況

③將加載方案導(dǎo)入civil。

④將civil桿系模型轉(zhuǎn)實(shí)體模型。

3.3 實(shí)體模型的建立

①導(dǎo)入civil模型，印刻左位置，布載方案位置。

②劃分網(wǎng)格，生成實(shí)體模型，節(jié)點(diǎn)（全橋89080個(gè)節(jié)點(diǎn)），單元（全橋82511個(gè)單元），全橋?qū)嶓w模型如圖4所示。

圖4 全橋?qū)嶓w模型

③建立邊界條件。

④輸入布載靜力荷載。

⑤運(yùn)行分析，提取撓度數(shù)據(jù)和應(yīng)變應(yīng)變。

4 靜載試驗(yàn)

現(xiàn)場(chǎng)采用8輛標(biāo)準(zhǔn)三軸載重汽車(chē)加載，單輛載重汽車(chē)總重為35t，車(chē)輛信息及軸重見(jiàn)表1所示；測(cè)試截面應(yīng)變測(cè)點(diǎn)布置示意圖如圖5所示，撓度測(cè)點(diǎn)布置示意圖如圖6所示。

圖5 測(cè)試截面應(yīng)變測(cè)點(diǎn)布置示意圖

圖6 測(cè)試截面撓度測(cè)點(diǎn)布置示意圖

表1 加載車(chē)輛規(guī)格、數(shù)量要求（三軸車(chē)）

5 靜載試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

5.1 試驗(yàn)效率

計(jì)算在公路-Ⅰ級(jí)荷載作用下各控制截面的最大內(nèi)力，并根據(jù)該位置的縱向影響線，通過(guò)試驗(yàn)加載車(chē)進(jìn)行等效加載，使加載效率滿足規(guī)范要求，測(cè)試截面在設(shè)計(jì)荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算值如表2所示。

表2 測(cè)試截面在設(shè)計(jì)荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算值

5.2 實(shí)測(cè)值和理論值的對(duì)比

主要撓度和應(yīng)變測(cè)點(diǎn)實(shí)測(cè)值與計(jì)算值線性關(guān)系良好，且實(shí)測(cè)值小于計(jì)算值，表明結(jié)構(gòu)接近彈性工作狀態(tài)，各個(gè)工況下?lián)隙葘?shí)測(cè)值和理論值對(duì)比如表3所示，各個(gè)工況下應(yīng)變實(shí)測(cè)值和理論值對(duì)比如表4所示，各個(gè)工況下的實(shí)測(cè)值和理論值線性關(guān)系如圖7-圖10。

圖7 正載撓度實(shí)測(cè)值和計(jì)算值

圖10 偏載應(yīng)變實(shí)測(cè)值和計(jì)算值

表3 撓度實(shí)測(cè)值和理論值對(duì)比（mm）

表4 應(yīng)變實(shí)測(cè)值和理論值對(duì)比(με)

6 檢測(cè)結(jié)論

K65+552.701主線橋在工況1～工況6試驗(yàn)荷載下，主要測(cè)點(diǎn)撓度和應(yīng)變實(shí)測(cè)值均小于理論計(jì)算值，計(jì)算值和實(shí)測(cè)值相關(guān)性比較好，校驗(yàn)系數(shù)小于1，卸載后相對(duì)殘余變形在20%范圍內(nèi)，滿足《公路橋梁承載能力檢測(cè)評(píng)定規(guī)程》的要求，說(shuō)明橋跨結(jié)構(gòu)豎向剛度滿足要求，橋跨結(jié)構(gòu)處于彈性工作狀態(tài)。

圖8 偏載撓度實(shí)測(cè)值和計(jì)算值

圖9 正載應(yīng)變實(shí)測(cè)值和計(jì)算值

7 結(jié)果分析

考慮到箱梁自身結(jié)構(gòu)的空間效應(yīng)，一般桿系模型無(wú)法全面考慮箱梁的空間效應(yīng)，故采用實(shí)體有限元分析能得到更為真實(shí)的內(nèi)力值，本文中用midas Civil建立桿系模型，Civil Designer確定合理的布載方案，通過(guò)midas FEA NX和midas Civil交互功能較輕松建立實(shí)體有限元模型，從而得當(dāng)與荷載試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)得的數(shù)據(jù)更具有準(zhǔn)確性的模型理論數(shù)據(jù)。