藍(lán)浩浩,朱子齊

（浙江浙交檢測(cè)技術(shù)有限公司,浙江 杭州 310000）

0 引言

梁板作為橋梁上部結(jié)構(gòu)的主要承重構(gòu)件，其質(zhì)量在很大程度上決定了橋梁的質(zhì)量。單梁荷載試驗(yàn)通常作為一種有效手段，用來(lái)判斷梁板剛度強(qiáng)度是否滿足設(shè)計(jì)要求，確保工程質(zhì)量安全可靠。該文通過(guò)對(duì)常規(guī)加載方式進(jìn)行對(duì)比分析[1-5]，在對(duì)實(shí)施荷載試驗(yàn)橋梁加載環(huán)境研究的基礎(chǔ)上，提出了利用成橋荷載試驗(yàn)中常用的工程車輛進(jìn)行加載，并從荷載試驗(yàn)梁板中選取1～7#、1～8#梁的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過(guò)分析，說(shuō)明該加載方式的可行性及優(yōu)勢(shì)。

1 工程概況

五木中橋位于麗水生態(tài)產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)松陽(yáng)赤壽至卯山公路工程（源口至上五木段），中心樁號(hào)K14+203，右偏角120°，橋長(zhǎng)54.04 m，橋?qū)?8.5 m；跨徑布置：3×16 m；橋梁橫斷面布置：0.5 m 防撞護(hù)欄+17.5 m 機(jī)動(dòng)車道+0.5 m 防撞護(hù)欄=18.5 m，每跨布置14 塊空心板。上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)應(yīng)力混凝土空心板，先簡(jiǎn)支后連續(xù)；下部結(jié)構(gòu)采用柱式墩，墩臺(tái)采用樁基礎(chǔ)；雙向兩車道二級(jí)公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)速度60 km/h，荷載等級(jí)：公路Ⅰ級(jí)。預(yù)應(yīng)力混凝土空心板采用C50 混凝土；橋面鋪裝調(diào)平層采用C50 混凝土，瀝青混凝土結(jié)構(gòu)層：4 cm AC-13C 細(xì)粒式SES 改性瀝青混凝土+6 cmAC-20C 中粒式瀝青混凝土；預(yù)應(yīng)力鋼絞線：采用《預(yù)應(yīng)力混凝土鋼絞線》（GB/T 5 224—2014）標(biāo)準(zhǔn)的高強(qiáng)度低松弛鋼絞線，直徑為15.2 mm，面積為A=140 mm2，抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值f=1 860 MPa。實(shí)施荷載試驗(yàn)時(shí)五木中橋的梁板均已架設(shè)完成，但尚未澆筑濕接縫。

2 加載方式比選

橋梁靜載試驗(yàn)是將靜荷載作用在橋梁指定位置，然后對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的位移、應(yīng)變等參數(shù)進(jìn)行測(cè)試，從而對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)在荷載作用下的工作狀態(tài)和使用能力做出評(píng)價(jià)。對(duì)于單梁荷載試驗(yàn)常規(guī)的加載方式主要有袋裝水泥或砂袋堆載、鋼絞線或鋼筋堆載、單點(diǎn)集中力（梁壓梁方式）、單點(diǎn)集中力（簡(jiǎn)易反力架方式）等加載方式。針對(duì)該次單梁荷載試驗(yàn)加載環(huán)境，常規(guī)加載方式不能很好滿足試驗(yàn)要求，具體分析如下：

（1）袋裝水泥或砂袋堆載，加載速度較慢、效率較低。該項(xiàng)目試驗(yàn)板數(shù)量較多，無(wú)法滿足工期要求，同時(shí)砂袋還存在稱量煩瑣的問(wèn)題。

（2）鋼絞線或鋼筋堆載，橋址附近，地形復(fù)雜。不利用吊裝工作展開，并且施工單位無(wú)法提大量鋼絞線或鋼筋等材料用于堆載。

（3）單點(diǎn)集中力（梁壓梁方式），橋址地形復(fù)雜，無(wú)龍門架。采用吊機(jī)進(jìn)行梁壓梁，成本較高，且安全性無(wú)法保障。

（4）單點(diǎn)集中力（簡(jiǎn)易反力架方式），該橋梁板絞縫尚未施工，對(duì)于中板可采用相鄰兩塊板作為平衡重，利用扁擔(dān)梁進(jìn)行加載。但配重梁板受力位置位于跨中，使得加載時(shí)受力與設(shè)計(jì)負(fù)載反向，可能造成梁體損傷。同時(shí)，對(duì)于邊板無(wú)法使用該加載方式。

考慮兩座橋梁的梁板均已架設(shè)完成，橋面整體有一定的通行條件，并對(duì)梁板構(gòu)造尺寸進(jìn)行測(cè)量確認(rèn)，工程車兩邊輪胎外側(cè)邊緣距離240 cm，而該項(xiàng)目中兩塊中板頂緣兩側(cè)邊緣距離為229 cm，略小于車輛輪胎外側(cè)邊緣距，輪胎兩側(cè)略懸空5～6 cm，而梁板鉸縫上口寬度為21 cm，因此懸出的輪胎部分并不會(huì)加載至其他板上，可以利用成橋荷載試驗(yàn)中常用的工程車輛進(jìn)行加載。

3 試驗(yàn)方案

3.1 模型計(jì)算

利用Midas Civil 建立全橋空間桿系分析模型，模擬從梁板架設(shè)到成橋的全部施工過(guò)程。為了貼近橋梁運(yùn)營(yíng)中梁板實(shí)際工作狀態(tài)，計(jì)算荷載主要考慮汽車荷載、二期鋪裝、預(yù)應(yīng)力及混凝土收縮徐變等，其中汽車荷載采用公路Ⅰ級(jí)，雙車道，沖擊系數(shù)為0.334。

該次試驗(yàn)梁跨中截面作為控制截面，加載工況為控制截面最大正彎矩，計(jì)算控制彎矩值為615.7 kN·m。

3.2 加載方式

采用工程車加載，加載車配重采用宕渣料，要求材料均勻，不允許混入大石塊，同時(shí)要求車廂內(nèi)裝料均勻，保證兩側(cè)輪胎均勻受力，宕渣料要求雨布覆蓋，防止山間短時(shí)強(qiáng)降雨，引起車輛配重改變。

車輛前中軸間距440 cm，中后軸間距135 cm，輪距190 cm，中后軸重339.2 kN，前軸重81.7 kN，總重420.9 kN。分四級(jí)逐級(jí)加載至最大荷載，然后一次卸載至零荷載，通過(guò)改變加載車位置進(jìn)行分級(jí)，第一級(jí)加載車左后輪距0#臺(tái)1 199 cm，第二級(jí)加載車左后輪距0#臺(tái)1 119 cm，第三級(jí)加載車左后輪距0#臺(tái)829 cm，第四級(jí)加載車左后輪距0#臺(tái)639 cm，每級(jí)加載持荷15 min 以上，待數(shù)據(jù)完全穩(wěn)定后再進(jìn)行記錄，最終加載布置示意圖見圖1，各級(jí)加載效率和加載彎矩見表1，加載效率1.03，介于0.85～1.05 之間，滿足《公路橋梁荷載試驗(yàn)規(guī)程》（JTG/T J21-01—2015）對(duì)靜載試驗(yàn)加載效率的要求。

圖1 第四級(jí)加載布置示意圖（cm）

表1 各級(jí)加載效率匯總表

3.3 測(cè)點(diǎn)布置

采用電子位移計(jì)進(jìn)行撓度測(cè)試，在試驗(yàn)空心板底部1-1 截面和支點(diǎn)處布設(shè)位移測(cè)點(diǎn)，測(cè)定豎向撓度值、支點(diǎn)沉降，測(cè)點(diǎn)布設(shè)見圖2。同時(shí)為檢測(cè)加載過(guò)程相鄰空心板是否會(huì)參與受力，在相鄰板跨中布置電子位移計(jì)測(cè)試是否有明顯位移產(chǎn)生。

圖2 撓度測(cè)點(diǎn)布置圖

采用振弦式應(yīng)變傳感器及磁霍爾效應(yīng)變傳感器進(jìn)行應(yīng)變測(cè)試，在試驗(yàn)空心板跨中截面上、中、下緣布設(shè)測(cè)點(diǎn)，測(cè)定混凝土表面應(yīng)力（應(yīng)變），測(cè)點(diǎn)布設(shè)見圖3。同時(shí)在相鄰板跨中布置應(yīng)變計(jì)測(cè)試加載過(guò)程相鄰空心板是否會(huì)參與受力。

圖3 應(yīng)變測(cè)點(diǎn)橫向布置圖

4 試驗(yàn)結(jié)果與分析

1～6#、1～9#梁加載過(guò)程中板底應(yīng)變測(cè)試結(jié)果見表2，應(yīng)變值很小，表明在相鄰梁板存在密貼的情況，相鄰板并未參與協(xié)同受力。如圖4～5 所示，車輪下兩塊梁板的受力無(wú)明顯差異，說(shuō)明車輛兩側(cè)輪胎均勻受力；撓度與應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)與理論接近，說(shuō)明整個(gè)加載符合預(yù)期?？招陌逶诩虞d過(guò)程中，整體穩(wěn)定。

圖4 1～7#、1～8#梁撓度增長(zhǎng)曲線

圖5 1～7#、1～8#梁應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)曲線

表2 1～6 #、1～9 #梁應(yīng)變測(cè)試結(jié)果

5 工程車加載的優(yōu)勢(shì)

5.1 效率優(yōu)勢(shì)

當(dāng)梁板架設(shè)完成后，還要求進(jìn)行單梁靜載試驗(yàn)時(shí)，多是對(duì)質(zhì)量有懷疑的情況，此時(shí)對(duì)檢測(cè)時(shí)間的要求均較高。若采用常規(guī)堆載方式，工作效率較低，無(wú)法較好地滿足檢測(cè)時(shí)間的要求。如現(xiàn)場(chǎng)條件允許，采用工程車輛進(jìn)行加載，可在保障檢測(cè)質(zhì)量的前提下實(shí)現(xiàn)對(duì)梁板的快速加載，及時(shí)為委托方提供檢測(cè)結(jié)果。

5.2 經(jīng)濟(jì)效應(yīng)

采用堆載或反力架方式進(jìn)行加載，準(zhǔn)備工作量大，加卸載周期長(zhǎng)。相比這些常規(guī)的單梁加載方式，采用工程車加載投入人力和設(shè)備明顯更少，可以有效降低試驗(yàn)成本。

6 結(jié)論

該文通過(guò)用工程車的加載方式進(jìn)行單梁試驗(yàn)，結(jié)果表明：

（1）相鄰梁板存在密貼，但未澆筑鉸縫的情況下，相鄰梁板間不發(fā)生協(xié)同受力的情況。工程車車輪加載下兩塊梁板的受力也無(wú)明顯差異，車輛兩側(cè)輪胎均勻受力?？招陌逶诩虞d過(guò)程中，整體穩(wěn)定。因此該加載方式有效，可滿足梁板加載的要求。

（2）當(dāng)梁板架設(shè)后，但未澆筑鉸縫的情況下，采用工程車的加載方式進(jìn)行單梁試驗(yàn)，相比常規(guī)的加載方式，可以明顯地提高現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)效率，降低試驗(yàn)成本。