林頎棟，徐思陽，趙佩勛，陳康鋒，邊津斐

（1.寧波市交通建設工程試驗檢測中心有限公司，浙江 寧波 315124；2.寧波甬橋工程科技有限公司，浙江 寧波 315100）

0 引言

橋梁荷載試驗作為對橋梁結構工作狀態(tài)的一種評估手段，可以為橋梁的繼續(xù)安全使用、養(yǎng)護、加固、改建或限載提供科學的依據。目前隨著測試技術的不斷發(fā)展，橋梁結構的養(yǎng)護體系也在日益完善。

本文考慮橋面板厚度對橋面連續(xù)的預應力混凝土空心板橋進行建模計算，確定橋梁荷載試驗的加載工況和加載方案，進而評估橋梁結構的承載能力，可為同類橋梁結構的承載能力評估和建模計算提供參考。

1 工程概況

杭州市某城-A 級單幅三跨橋面連續(xù)預應力混凝土空心板簡支梁橋，橋梁總長39m，跨徑布置為13m+13m+13m=39m。橋寬為20.5m，橫向布置為0.25m（北側欄桿）+3m（北側人行道）+14m（機動車道）+3m（南側人行道）+0.25m（南側欄桿）。橋面鋪裝瀝青混凝土，橋面混凝土鋪裝層厚度為10cm。上部結構為預應力混凝土空心板，板梁高為0.6m，寬為1.25m；下部結構為樁柱式橋臺，如圖1所示。

圖1 預應力空心板橋立面（單位：cm）

2 有限元建模及分析

采用Midas Civil 進行梁格法建模，鋪裝層厚度按照10cm考慮，如圖2所示。

圖2 預應力空心板橋有限元模型

按照《公路橋涵設計通用規(guī)范》（JTG D60—2015）分析要求，對橋梁結構車道面進行橫向、縱向車道荷載施加，將7#板跨中和3#板跨中分別作為中載和偏載的控制截面。同時，根據Midas 計算結果，可得橋梁基頻為8.23Hz。

3 靜載試驗

3.1 靜載試驗工況及測點布置

測試項目為撓度、應力和裂縫，共分為2 種工況，如表1所示。

表1 靜載試驗測試工況

由于是跨徑相同的三跨預應力混凝土空心板簡支梁橋，故選擇13m邊跨進行荷載試驗，采用在跨中梁底布置應變片的方式進行應力測試，在跨中、四分點和支點位置采用百分表進行撓度測試，各截面共布置32個應變測點和20個撓度測點。

3.2 加載方案

靜載試驗采用4 輛35t 的重車進行加載，加載采用等效內力法，加載前先進行預加載，使結構進入正常工作狀態(tài)，消除結構的非彈性變形。各種工況的加載布置如圖3～圖4所示。為了獲得結構試驗荷載與變位關系曲線，加載分為3級逐級施加。

圖3 中載加載示意

圖4 偏載加載示意

各級加載效率如表2 所示，《城市橋梁檢測與評定技術規(guī)范》（CJJ/T 233—2015）規(guī)定靜載效率系數(shù)一般控制在0.95～1.05，由表2 可知中載試驗的加載效率為0.96，偏載試驗的加載效率為0.95，均滿足規(guī)范要求。

表2 試驗跨控制截面靜載試驗荷載效率系數(shù)

3.3 試驗結果及分析

通過進行靜載試驗，整理不同工況下的應力、撓度的實測值、卸載殘余值、理論計算值、校驗系數(shù)，輸出控制截面的撓度和應變數(shù)據，結果如表3～表4 所示，“-”表示撓度向下，“+”表示撓度向上，圖5～圖8為各測點的殘余應變和校驗系數(shù)。

圖8 應變校驗系數(shù)

表3 控制截面測點實測撓度 單位：mm

表4 控制截面測點實測應變με

圖5 殘余撓度

圖6 殘余應變

圖7 撓度校驗系數(shù)

分析可知，各工況加載作用下的校驗系數(shù)最大值為0.97，各工況加載作用下的相對殘余最大值為18.47%，滿足規(guī)范要求，結果表明，結構整體處于彈性狀態(tài)工作，撓度和應變在卸載后能夠較好恢復。

4 動載試驗

4.1 動載試驗工況及測點布置

動載試驗是對橋梁施加激振力而使橋梁發(fā)生振動，測得相應的振動信號，分析結構的動力特性和動態(tài)響應，動載試驗測試項目主要包括：脈動試驗、行車試驗、跳車試驗。無障礙行車試驗工況分為20km/h,30km/h,40km/h三種工況。

沖擊系數(shù)測試的斷面為靜載試驗斷面的橋跨梁底面，測點布置在4#和5#梁板底部，橋梁脈動試驗沿橋梁兩側緣石邊緣布置豎向傳感器測點，測點布置在橋面四分點和跨中，橋梁跳車試驗測點沿橋梁兩側緣石邊緣，布置在橋面跨中。

4.2 試驗結果及分析

試驗時，在橋面無任何障礙的情況下，讓重車以20km/h、30km/h、40km/h 勻速通過測試橋跨，測定不同速度下的振動頻率、阻尼比和沖擊系數(shù)，見表5。

表5 動載試驗實測值與理論值比較

通過對測試數(shù)據的分析可以發(fā)現(xiàn)，一階豎向振動頻率實測值為10Hz，大于計算值8.23Hz，表明所測結構實際剛度大于理論剛度。根據規(guī)范可以計算得到理論沖擊系數(shù)μ=0.36，實測沖擊系數(shù)均小于理論沖擊系數(shù)，說明該橋的動力性能良好。

5 結論

本文運用有限元軟件Midas Civil 對檢測橋梁進行建模分析計算，將實測試驗數(shù)據與數(shù)值計算結果加以對比分析，對整座橋梁的實際承載能力作出評價，得出如下結論：

（1）在考慮橋面板厚度情況下，各試驗工況各測點的應力、撓度實測值均小于理論計算值，表明荷載試驗過程中結構的工作性能達到設計要求。

（2）通過靜載試驗，證明該橋具有一定的安全儲備，主梁彈性狀態(tài)滿足要求。通過動載試驗，說明橋梁的實際剛度滿足設計要求，該橋具有良好的動力性能。

（3）有限元分析結果與實測結果的校驗系數(shù)滿足相關規(guī)范要求，證明該方法進行橋梁荷載試驗的正確性。