雙層橋面預應力混凝土連續剛桁橋靜載試驗分析

侯 攀，彭放枚，蒙方成

(1.廣西壯族自治區交通規劃勘察設計研究院，廣西 南寧 530029；2.廣西建設職業技術學院，廣西 南寧 530003)

雙層橋面預應力混凝土連續剛桁橋靜載試驗分析

侯 攀1，彭放枚2，蒙方成1

(1.廣西壯族自治區交通規劃勘察設計研究院，廣西 南寧 530029；2.廣西建設職業技術學院，廣西 南寧 530003)

與普通的靜載試驗不同，雙層橋面預應力混凝土連續剛桁橋靜載試驗有其獨特的特征。文章以某雙層橋面預應力混凝土連續剛桁橋為例，闡述了其靜載試驗的內容和方法，并通過對試驗結果的分析比較，對橋梁的工作性能作出了評價，為采用靜載試驗評定雙層橋面預應力混凝土連續剛桁橋的工作性能提供參考。

剛桁橋；雙層橋面；靜載試驗；工作性能

0 引言

隨著我國交通事業的迅速發展，橋梁的種類和數量越來越多，而橋梁通車后在使用過程中的安全問題也越來越受到重視。橋梁荷載試驗是直接對橋梁進行加載，再進行相關的測試、記錄，最后對承載能力和使用性能進行分析，從而推斷出橋梁的工作狀態。本文結合某雙層橋面預應力混凝土連續剛桁橋實例，以靜載試驗結果為依據，分析橋梁的工作性能，為同類橋梁的靜載試驗提供技術參考。

1 工程概況

大橋于1995年7月建成通車，全橋長785.5 m，主橋跨徑組合為(60+3×100+60)m，主橋為平行弦雙層橋面預應力混凝土連續剛桁橋，中跨跨中設置擺柱鉸。橋面橫向全寬采用兩縱向桁片支承聯接，其高度為6.35 m，桁片橫向通過橫向安裝行車道、人行道板、橫向橋面鋼筋網和施加橫向預應力鋼筋聯成整體。上弦桿為U形斷面，下弦桿為帶缺口矩形斷面。橋高40 m，主墩為4樁式高樁承臺，樁徑為2.2 m。橋面凈寬為：上層機動車道為凈8.0 m(彎道兩側各加寬0.75 m)，下層人行、自行車道為凈5.0 m。主橋橋型布置情況見圖1。

圖1 主橋橋型布置圖(單位：cm)

2 靜載試驗

靜載試驗是使試驗荷載在指定位置對橋梁進行加載，測試橋面撓度、梁體控制截面應變的增量，確定橋梁結構的實際工作狀態與設計期望值是否相符，并判定結構的施工質量、運營安全度。它是檢驗橋梁結構強度、剛度等的最直接、有效的方法。

2.1 試驗內容

2.1.1 構件應變測試內容

外觀檢測結果表明右桁片病害較多，本次靜載試驗控制桿件主要選取右桁片，選取如圖2中A～F截面的相應桿件進行應變測試。

圖2 主橋靜態應變測點布置圖

2.1.2 結構變形測試內容

主橋撓度測點在縱橋向上分別布置在3#跨、4#跨的四等分點，2#跨和5#跨跨中以及2#～4#墩支點，1#～11#測點為右桁片測點。測點均布置于上弦桿底部，粘貼棱鏡，采用全站儀進行測量。

為測試試驗荷載下擺柱鉸的工作性能，本次試驗在左、右桁片擺柱均設置變形測點，測試在荷載作用下，擺柱鉸的豎向變形及相對轉動變形，測點布置示意圖見圖3。其中W1～W4分別測試上下端擺柱縱橋向相對位移，W5～W6測試擺柱的豎向總變形，W7～W8測試下擺柱的豎向變形。

圖3 擺柱性能測點布置圖

2.1.3 桿件裂縫測點布置

本橋拱下弦桿與下弦桿交接處普遍開裂，豎桿及斜桿也出現超限裂縫。為了解荷載作用下裂縫的發展狀況，本次試驗對重要結構的裂縫進行了荷載作用下的寬度及相對位移觀測，裂縫監測位置示意圖見圖4，裂縫處傳感器布置示意圖見圖5。

圖4 裂縫監測部位示意圖

圖5 裂縫處傳感器布置示意圖

2.2 試驗荷載及加載工況

為了確定各種工況的最不利等效荷載，采用橋梁計算軟件MIDAS建立有限元模型，共采用750個節點，1 015個單元，計算在設計荷載作用下的各控制截面的最大設計彎矩，按影響線采用等效加載方式確定實際加載車輛數及其縱向布置(見圖6)。結合該橋實際情況及試驗特點，選擇4種最不利荷載進行靜載試驗，靜載試驗工況如表1所示。本次荷載試驗共采用6輛29 t雙后軸載重車。

圖6 主橋有限元計算模型圖

表1 靜載試驗工況說明及荷載試驗效率表

注：控制項目軸力受拉為正，受壓為負，單位為kN；彎矩以截面下緣受拉為正，受壓為負，單位為kN·m；撓度以向下為正、向上為負，單位為mm。

3 靜載試驗結果與分析

校驗系數是反映靜載試驗結果數據有效性以及結構受力合理性的一個重要參數，它是某一測點的實測值與相應的理論計算值的比值，實測值可以是撓度、位移、應力或力的大小。結構在試驗荷載作用下產生效應(應力、撓度)的理論值是按照實際結構尺寸建立的有限元模型計算得到的。

3.1 應變結果分析

各試驗工況荷載作用下各測試截面實測應變結果見表2，試驗結果表明：

(1)控制截面測點應變校驗系數在0.28～0.88之間，說明試驗橋跨控制截面的強度滿足設計要求。

(2)控制截面相對殘余應變均<20%，說明試驗橋跨結構處于彈性工作狀態。

3.2 結構變形結果分析

3.2.1 主橋撓度測試結果分析

各試驗工況作用下，主橋撓度測試結果見表3，試驗結果表明：

(1)控制截面撓度校驗系數在0.19～0.49之間，說明試驗橋跨的剛度滿足設計要求。

(2)各控制截面的相對殘余撓度均<20%，說明試驗跨結構處在彈性變形范圍之內。

表2 靜載試驗各工況控制截面應變測試結果表

表3 靜載試驗各工況主橋撓度測量結果表

3.2.2 擺柱鉸變形測試結果分析

擺柱鉸變形測試結果見表4，試驗結果表明：

(1)擺柱鉸在試驗荷載作用下，最大縱橋向位移0.37 mm，卸載后基本恢復；最大壓縮量為0.10 mm，卸載后基本恢復。

(2)結合前文擺柱混凝土應變測試結果及主橋撓度測試結果，該橋擺柱工作性能良好。

表4 靜載試驗工況1擺柱鉸變形性能觀測測點測量結果表

3.3 裂縫觀測結果分析

裂縫觀測結果見表5，試驗結果表明，在荷載作用下，被監測裂縫寬度變化幅度較小，裂縫最大寬度為0.082 mm，拱下弦桿與下弦桿裂縫監測部位1-1處裂縫最大開展寬度為0.082 mm，裂縫縱橋向相對位移最大為0.276 mm，所有裂縫在卸載之后基本恢復。

表5 靜載試驗各工況裂縫觀測點測量結果表(mm)

注：表中的數值除7號外，正值為裂縫寬度增加，負值為裂縫寬度減小。

4 結語

通過對主橋結構分析及靜載試驗結果分析，對該橋提出以下建議：

(1)按照現行《公路橋涵養護規范》(JTG H11-2004)等相關規范及文件的要求，做好橋梁日常養護管理工作；

(2)主橋桁片連接件多為預制拼裝構件，存在較多體內預應力束，建議對預制拼裝連接縫加強觀測；

(3)主橋桁片較多桿件出現裂縫，建議加強裂縫觀測，并監控裂縫的發展，選擇合適的時機對裂縫進行處理；

(4)拱下弦桿與下弦桿連接處存在裂縫且在試驗荷載作用下呈發展趨勢，建議對該部位進行及時加固；

(5)擺柱鉸的正常工作對于橋梁結構的安全至關重要，擺柱上、下端的鉸接處為檢測盲區，擺柱內的豎向預應力鋼束在該區域存在應力突變且屬于防腐薄弱區，現有無損檢測技術無法探明該部位預應力鋼束的損傷情況，建議對擺柱鉸今后的工作性能予以重視；

(6)建議對主橋預制拼裝連接縫、擺柱較以及桿件關鍵結點進行結構長期健康監測，以保證結構安全；

(7)建議加強橋梁運營管理，嚴禁超載超速，以保證橋梁結構安全。

[1]彭放枚，侯 攀.大跨度連續梁橋靜載試驗及承載能力評價[J].管理學家，2014(11)：287.

[2]劉龍飛.雙層橋面連續剛桁橋的設計與施工[J].公路，1996(5)：1-6.

[3]邱國陽，徐 驄.大跨高墩連續鋼構橋和在試驗與評價[J].中國水運，2012，12(2)：180-186.

[4]JTG D62-2004，公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范[S].

Static Load Test of Double-layer Deck Prestressed Concrete Continuous Rigid Truss Bridge

HOU Pan1，PENG Fang-mei2，MENG Fang-cheng1

(1.Guangxi Communications Planning Surveying and Designing Institute，Nanning，Guangxi，530029；2.Guangxi Polytechnic of Construction，Nanning，Guangxi，530003)

Different from ordinary static load test，the static load test of double-layer deck prestressed con-crete continuous rigid truss bridge has its own unique characteristics.Taking a double-layer deck prestressed concrete continuous rigid truss bridge as the example，this article described the contents and methods of its static load test，and through the analysis and comparison of test results，it evaluated the work performance of bridges，thereby providing the reference for using the static load test to evaluate the work performance of double-layer deck prestressed concrete continuous rigid truss bridge.

Rigid truss bridge；Double-layer deck；Static load test；Work performance

U448.22+

A

10.13282/j.cnki.wccst.2015.04.016

1673-4874(2015)04-0055-04

2015-03-07

侯 攀，助理工程師，碩士，主要從事橋梁檢測及加固研究工作。