喬興月

（廊坊市燕趙交通勘察設計有限公司，河北 廊坊 065000）

0 引言

隨著我國交通基礎設施行業(yè)的迅速發(fā)展，橋梁工程作為基礎設施建設中至關重要的一個部分，其建設質(zhì)量直接影響著橋梁結(jié)構(gòu)安全。靜載試驗作為橋梁安全性能評價的一種最直接的方法，能夠?qū)⒄鎸嵻囕v現(xiàn)場加載條件下實測得到的橋梁結(jié)構(gòu)應力、變形等與橋梁實際結(jié)構(gòu)有限元建模分析得到的理論數(shù)據(jù)進行對比，能夠真實準確地展現(xiàn)橋梁的實際工作狀態(tài)，從而評價橋梁質(zhì)量及其承載能力[1-3]。本文以京德高速霸州段連接線工程百米渠大橋為研究背景，在預制梁場選取一片箱梁進行單梁靜載試驗，為裝配式預應力混凝土連續(xù)箱梁橋的后續(xù)施工及運營提供參考依據(jù)。

1 工程概況

百米渠大橋總長106m，跨徑組合為4×25m 裝配式預應力混凝土連續(xù)箱梁。橋面總寬為34m，橋面橫向布置為：雙幅0.525m （護欄） +15.225m （行車道） +0.525m（護欄），上下行兩幅橋凈距1.45m。該橋與百米渠相交的實際角度為100°，橋面橫坡為雙向2%，縱斷面縱坡-0.22%。墩臺徑向布置。橋墩采用柱式墩，鉆孔灌注樁基礎；橋臺采用柱式臺，鉆孔灌注樁基礎。設計荷載：公路-I級。橋梁立面布置如圖1所示。

圖1 橋梁結(jié)構(gòu)立面布置圖（單位：cm）

2 靜載試驗

新建橋梁靜載試驗主要通過現(xiàn)場靜載試驗，測試梁體的應力及撓度值，然后將實測應力值、撓度值與理論值進行對比分析，從而評價橋梁的建設質(zhì)量和承載能力。本文在新建橋梁預制梁場隨機抽取一片預應力混凝土箱梁進行靜載試驗，驗證預制箱梁的剛度、強度、抗裂性是否滿足設計要求[4-5]。

2.1 有限元模型建立

根據(jù)橋梁現(xiàn)場實際情況，利用有限元分析軟件Midas Civil 建立預制箱梁模型，主要采用梁單元建立上部結(jié)構(gòu)，通過在支座位置施加各向約束代替下部結(jié)構(gòu)的支撐作用。在橋梁模型上施加設計荷載，分析在荷載作用下的彎矩圖及撓度圖確定控制截面的位置[6]。通過有限元結(jié)構(gòu)分析軟件，得到在各級荷載作用下的各測點應變及撓度理論值，然后與現(xiàn)場實測值進行對比分析，有限元模型圖如圖2所示。

圖2 單梁有限元模型圖

2.2 測點布置

靜載試驗是通過橋梁在承受車輛荷載作用下應力及撓度的變化情況進行評價。本次單梁荷載試驗測點在預制箱梁的L/4、L/2、3L/4 處截面梁底均布設撓度及應變的測點，同時對跨中腹板布置4個測點測試沿梁高的應變變化情況，測點布置如圖3所示。

圖3 跨中截面沿梁高應變測點布置圖（單位：mm）

2.3 試驗荷載效率

根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)分析結(jié)果，本次試驗梁控制截面處的荷載效率如表1所示。

表1 試驗荷載效率

2.4 加載過程

本次試驗選取的加載設備由千斤頂、加載梁、分配梁及臨時支撐共同組成。加載梁由龍門吊支撐，其中靠近試驗梁的一端，通過千斤頂施加荷載作用于試驗梁上，形成一個單梁荷載試驗加載系統(tǒng)，加載設備如圖4 所示。本次試驗的加載采用分級加載的方法進行，按照20%、40%、60%、80%、100%的荷載分五級加載。每級加載穩(wěn)定時間為15min，然后記錄測試數(shù)據(jù)進行下一級加載[8]。

圖4 加載設備示意圖

3 試驗結(jié)果分析

3.1 撓度測試分析

由表2、表3 及圖5 可知，在各級荷載作用下預制箱梁的各測點位置撓度校驗系數(shù)在0.56～0.75 之間，符合規(guī)范中預應力混凝土梁橋校驗系數(shù)小于1的規(guī)定，最大相對殘余變形為12.07%，小于20%，滿足《公路橋梁荷載試驗規(guī)程》（JTG/T J21-01—2015）的相關要求。通過對預制箱梁的單梁靜載試驗撓度測試結(jié)果分析可以得知，該片箱梁的剛度較好，恢復變形能力較強[7]。

表2 箱梁各截面撓度測試結(jié)果 單位：mm

表3 箱梁各截面撓度校驗系數(shù)

圖5 箱梁各截面撓度對比圖

3.2 應變測試分析

由表4、表5 及圖6 可知，在各級荷載作用下預制箱梁的各測點位置應變校驗系數(shù)在0.65～0.72 之間，符合規(guī)范中預應力混凝土梁橋校驗系數(shù)小于1的規(guī)定，最大相對殘余變形為12.92%，小于20%，滿足《公路橋梁荷載試驗規(guī)程》（JTG/T J21-01—2015）的相關要求。通過對預制箱梁的單梁靜載試驗應變測試結(jié)果分析可以得出，該片箱梁結(jié)構(gòu)受力情況較好，卸載后具有較好的彈性恢復能力[8]。

圖6 箱梁各截面應變對比圖

表4 箱梁各截面梁底應變測試結(jié)果（με）

表5 箱梁各截面梁底應變校驗系數(shù)

由圖7 可知，試驗梁在滿載時跨中截面沿梁高各測點的實測值基本呈線性分布，符合平截面假定，實測中性軸位置與計算位置基本相符[9]。

圖7 箱梁滿載時跨中截面沿梁高應變分布圖

3.3 裂縫觀測分析

在靜載試驗前、試驗中及試驗后均對預制箱梁的外觀病害進行檢查，重點檢查是否有裂縫出現(xiàn)。試驗前、試驗中及試驗后對預制箱梁的腹板、底板、翼緣板分別進行檢查，均未發(fā)現(xiàn)裂縫。說明該預制箱梁在荷載作用下不會產(chǎn)生裂縫，滿足抗裂性要求，具有一定的安全儲備，可應用于實際工程中。

4 結(jié)語

本文通過對預應力混凝土簡支轉(zhuǎn)連續(xù)箱梁橋的單梁靜載試驗分析，主要得到以下結(jié)論：

（1）試驗箱梁各測試截面在各級荷載作用下的實測撓度值均小于理論計算值，且各測點的撓度校驗系數(shù)在0.56～0.75 之間，相對殘余變形在7.24%～12.07%范圍內(nèi)，均滿足相關規(guī)范要求。表明該箱梁的豎向剛度滿足要求且具有較好的恢復變形能力。

（2）試驗箱梁各測試截面在各級荷載作用下的實測混凝土應變值均小于理論計算值，且各測點的應變校驗系數(shù)在0.65～0.72之間，相對殘余變形在10.94%～12.92%范圍內(nèi)，均滿足相關規(guī)范要求。表明該箱梁的各截面強度滿足設計要求且卸載后有較好的彈性恢復能力。

（3）試驗箱梁在加載過程中，均未發(fā)現(xiàn)有裂縫產(chǎn)生。通過對該試驗梁單梁靜載試驗結(jié)果及試驗過程外觀檢測分析可以得知，試驗梁的剛度、強度及抗裂性均滿足設計要求，該預制箱梁可應用于實際工程中。