劉 璨

(山西路橋第二工程有限公司,山西 臨汾 041000)

1 橋梁概況

某橋全長(zhǎng)109.16 m，上部結(jié)構(gòu)為20+30.5+30.5+20 m預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆箱梁，主梁采用C50混凝土，下部采用圓柱式墩、樁接蓋梁式橋臺(tái)、鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)荷載為公路I級(jí)，橋面寬度為0.5 m(護(hù)欄)+11.5 m(行車道)+0.5 m(護(hù)欄)。預(yù)應(yīng)力鋼束采用公稱直徑15.20 mm鋼絞線，抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fpk=1 860 MPa。橋面鋪裝采用8 cm現(xiàn)澆混凝土+10 cm瀝青混凝土。

2 控制斷面內(nèi)力計(jì)算

對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆箱梁，根據(jù)計(jì)算得到的該橋在設(shè)計(jì)活荷載作用下的撓度、應(yīng)變，并根據(jù)文獻(xiàn)[1]和文獻(xiàn)[2]的相關(guān)要求，最終確定該橋在活載作用下最不利截面(控制截面)的具體位置，作為本次試驗(yàn)的測(cè)試截面。

(1)應(yīng)力測(cè)試截面選擇主梁的最大正彎矩截面與墩頂處最大負(fù)彎矩處。

(2)有限元模型的建立

在Midas軟件中建立試驗(yàn)梁模型，按照公路I級(jí)荷載標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)該橋的受力狀態(tài)進(jìn)行模擬分析計(jì)算[3-5]。

3 大橋靜載試驗(yàn)研究

3.1 試驗(yàn)斷面的選擇與試驗(yàn)荷載效率

運(yùn)用靜載試驗(yàn)效率來評(píng)價(jià)靜載試驗(yàn)可靠度[6][7]，計(jì)算試驗(yàn)彎矩內(nèi)力值與設(shè)計(jì)值對(duì)比計(jì)算，確保該橋荷載效率滿足規(guī)范要求。6個(gè)荷載試驗(yàn)工況及加載效率分析結(jié)果見表1。

3.2 試驗(yàn)荷載的選擇

為了選擇合適的試驗(yàn)荷載，全面測(cè)試加載效果。本次現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)采用6輛35 t的重型車開展現(xiàn)場(chǎng)荷載試驗(yàn)，各加載車型布置見表2。

表1 主要測(cè)試工況及測(cè)試內(nèi)容一覽表

表2 加載車輛軸重匯總

3.3 試驗(yàn)測(cè)點(diǎn)布置

本次測(cè)試布置撓度及支座豎向變形測(cè)點(diǎn)共計(jì)30個(gè)；應(yīng)變布置21個(gè)測(cè)點(diǎn)。

3.4 荷載試驗(yàn)結(jié)果

撓度測(cè)試結(jié)果，在試驗(yàn)荷載作用下各測(cè)點(diǎn)變形扣除支點(diǎn)變形值后梁板撓度實(shí)測(cè)值與計(jì)算值的比較結(jié)果，見圖1～圖4。

圖1 第1跨0.4 L中載撓度實(shí)測(cè)值與計(jì)算值比較圖

截面1在工況1作用下，撓度計(jì)算值為2.58 mm，測(cè)試值最大編號(hào)為N7為1.25 mm，測(cè)試值最小編號(hào)為N10為1.14 mm，校驗(yàn)系數(shù)最大為0.48，平均值為0.46。

圖2 第1跨0.4 L偏載撓度實(shí)測(cè)值與計(jì)算值比較圖

截面2在工況2作用下，撓度計(jì)算值最大為2.84 mm，測(cè)試值最大編號(hào)為N7為1.16 mm，測(cè)試值最小編號(hào)為N10為0.84 mm，校驗(yàn)系數(shù)最大為0.45，平均值為0.39。

圖3 第2跨0.5 L中載撓度實(shí)測(cè)值與計(jì)算值比較圖

截面2在工況3作用下，撓度計(jì)算值為6.32 mm，測(cè)試值最大編號(hào)為N22為2.92 mm，測(cè)試值最小編號(hào)為N25為2.53 mm，校驗(yàn)系數(shù)最大為0.46，平均值為0.43。

圖4 第2跨0.5 L偏載撓度實(shí)測(cè)值與計(jì)算值比較圖

截面2在工況4作用下，撓度計(jì)算值最大為6.95 mm，測(cè)試值最大編號(hào)為N22為2.92 mm，測(cè)試值最小編號(hào)為N25為2.53 mm，校驗(yàn)系數(shù)最大為0.46，平均值為0.43。

通過撓度實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與計(jì)算數(shù)據(jù)作圖表分析，各控制測(cè)點(diǎn)與理論計(jì)算數(shù)據(jù)在控制范圍內(nèi)，試驗(yàn)荷載作用下，橋梁各測(cè)點(diǎn)基本呈線性變化，與理論值變化趨勢(shì)基本吻合，撓度荷載試驗(yàn)方案滿足規(guī)范要求。

應(yīng)變測(cè)試結(jié)果，試驗(yàn)荷載作用下各梁應(yīng)變的實(shí)測(cè)值與計(jì)算值的比較結(jié)果見圖5～圖10。

圖5 第1跨0.4 L中載應(yīng)變實(shí)測(cè)值與計(jì)算值比較圖

截面1在工況1作用下，應(yīng)變計(jì)算值最大為57 με，最小值為-41 με。測(cè)試值最大編號(hào)為Y4為28 με，測(cè)試值最小編號(hào)為Y1為-16 με，校驗(yàn)系數(shù)最大為0.49，平均值為0.42。

圖6 第1跨0.4 L偏載應(yīng)變實(shí)測(cè)值與計(jì)算值比較圖

截面1在工況2作用下，應(yīng)變計(jì)算值最大為63 με，最小值為-47 με。測(cè)試值最大編號(hào)為Y2為31 με，測(cè)試值最小編號(hào)為Y1為-14 με，校驗(yàn)系數(shù)最大為0.52，平均值為0.45。

圖7 第2跨0.5 L中載應(yīng)變實(shí)測(cè)值與計(jì)算值比較圖

截面2在工況3作用下，應(yīng)變計(jì)算值最大為72 με，最小值為-52 με。測(cè)試值最大編號(hào)為Y10為38 με，測(cè)試值最小編號(hào)為Y14為-30 με， 校驗(yàn)系數(shù)最大為0.58，平均值為0.48。

圖8 第2跨0.5 L偏載應(yīng)變實(shí)測(cè)值與計(jì)算值比較圖

截面2在工況4作用下，應(yīng)變計(jì)算值最大為79 με，最小值為-60 με。測(cè)試值最大編號(hào)為Y9為41 με，測(cè)試值最小編號(hào)為Y8為-32 με，校驗(yàn)系數(shù)最大為0.54，平均值為0.50。

截面3在工況5作用下，應(yīng)變計(jì)算值最大為30 με， 最小值為-42 με。測(cè)試值最大編號(hào)為Y21為16 με，測(cè)試值最小編號(hào)為Y16為-18 με，校驗(yàn)系數(shù)最大為0.53，平均值為0.43。

表3

圖9 1#墩中載應(yīng)變實(shí)測(cè)值與計(jì)算值比較圖

截面3在工況6作用下，應(yīng)變計(jì)算值最大為35 με，最小值為-46 με。測(cè)試值最大編號(hào)為Y15為16 με，測(cè)試值最小編號(hào)為Y16為-23 με，校驗(yàn)系數(shù)最大為0.59，平均值為0.46。

圖10 1#墩偏載應(yīng)變實(shí)測(cè)值與計(jì)算值比較圖

通過應(yīng)變實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與計(jì)算數(shù)據(jù)作圖表分析，各控制測(cè)點(diǎn)與理論計(jì)算數(shù)據(jù)在控制范圍內(nèi)，試驗(yàn)荷載作用下，橋梁各測(cè)點(diǎn)基本呈線性變化，與理論值變化趨勢(shì)基本吻合，應(yīng)變荷載試驗(yàn)方案滿足規(guī)范要求。

(3)裂縫觀測(cè)結(jié)果

荷載試驗(yàn)前后檢查梁板未發(fā)現(xiàn)裂縫存在。

4 結(jié) 論

(1)主梁在各工況試驗(yàn)荷載作用下，撓度校驗(yàn)系數(shù)均值在0.39～0.46之間，表明主梁剛度滿足要求。

(2)主梁在各工況試驗(yàn)荷載作用下，應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)均值在0.42～0.50之間，表明主梁強(qiáng)度滿足要求。

(3)各工況相對(duì)殘值小于規(guī)范規(guī)定的0.20，表明試驗(yàn)荷載作用下結(jié)構(gòu)處于彈性受力階段。

(4)在試驗(yàn)荷載作用下未發(fā)現(xiàn)主梁存在裂縫，試驗(yàn)過程中主梁未發(fā)生異常變形。