公路橋梁成橋靜載試驗(yàn)車(chē)輛加載計(jì)算方法

李曉勇

摘要：成橋靜載試驗(yàn)是檢驗(yàn)橋梁健康狀況及承載能力的一種有效方法，目前的成橋荷載試驗(yàn)加載絕大多說(shuō)采用載重汽車(chē)加載的方式。本文以介紹了在現(xiàn)行規(guī)范貴定的設(shè)計(jì)荷載作用下，不同寬度、不同跨徑橋梁的加載計(jì)算方法及加載重量比較。

關(guān)鍵詞：靜載試驗(yàn)；加載計(jì)算；比較

1.概述

成橋靜載試驗(yàn)是通過(guò)在橋梁的指定部位加載指定大小的力，通過(guò)測(cè)量在該指定大小的力的作用下橋梁測(cè)量部位的應(yīng)力、撓度、轉(zhuǎn)角等截面效應(yīng)，并將測(cè)得的截面效應(yīng)與理論計(jì)算效應(yīng)進(jìn)行比較來(lái)判定橋梁健康狀況及承載能力的一種方法。經(jīng)過(guò)大量的實(shí)踐證明，橋梁靜載試驗(yàn)法在判定橋梁的健康狀況、橋梁的承載能力、檢驗(yàn)橋梁的施工質(zhì)量方面是一種準(zhǔn)確的、可靠的試驗(yàn)方法，目前在我國(guó)已經(jīng)得到了普及。

目前橋梁成橋靜載試驗(yàn)的加載通常是通過(guò)載重汽車(chē)來(lái)進(jìn)行加載，也有情況特殊的橋梁通過(guò)堆載重物的方法進(jìn)行加載。目前我國(guó)現(xiàn)行的公路及城市橋梁設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)為公路Ⅰ級(jí)、公路Ⅱ級(jí)[1]。

2.相同跨徑、不同寬度的橋梁靜載試驗(yàn)加載重量計(jì)算及比較

本節(jié)以分別以雙向兩車(chē)道、雙向4車(chē)道的20米跨徑空心板橋梁為例，結(jié)構(gòu)形式均為簡(jiǎn)支，空心板之間為鉸縫連接。

假定設(shè)計(jì)荷載為公路Ⅰ級(jí)，雙向兩車(chē)道，均為城市橋梁。雙向兩車(chē)道橋梁橫斷面、跨徑布置及車(chē)道布置如下圖所示：

圖2.1 雙向兩車(chē)道橋梁橫斷面圖

根據(jù)相關(guān)規(guī)范，兩車(chē)道城市橋梁車(chē)輛荷載橫向折減系數(shù)為1，即不進(jìn)行折減。

用Midas Civil2006對(duì)其進(jìn)行計(jì)算分析，選用公路Ⅰ級(jí)荷載中的車(chē)道荷載，以3、5、7、8#梁為試驗(yàn)控制對(duì)象，重點(diǎn)關(guān)注其跨中斷面。

在公路Ⅰ級(jí)荷載、兩輛40t單橋加載車(chē)（前軸重為5.5t，軸距為3.8m，輪距為1.8m，后軸重為34.5t），按照影響線(xiàn)的加載方式（公路Ⅰ級(jí)荷載充分考慮活載沖擊系數(shù)，加載車(chē)作為靜荷載，不考慮沖擊系數(shù)），上述四片梁的跨中理論計(jì)算彎矩如下表所列：

即該橋選用單輛車(chē)重為40t的單橋加載車(chē)時(shí)，能滿(mǎn)足加載效率大于0.85，小于1.05的要求。

當(dāng)該橋跨度、梁截面等均不變，但車(chē)道變?yōu)殡p向4車(chē)道，單跨共計(jì)16片梁時(shí)，繼續(xù)以3、5、7、8#梁為試驗(yàn)控制對(duì)象。采用相同的計(jì)算及加載方法。

圖2.2 雙向四車(chē)道橋梁橫斷面圖

公路Ⅰ級(jí)荷載、四輛30t單橋加載車(chē)（前軸重為5.5t，軸距為3.8m，輪距為1.8m，后軸重為24.5t），作用效應(yīng)值（公路Ⅰ級(jí)荷載充分考慮活載沖擊系數(shù)，加載車(chē)作為靜荷載，不考慮沖擊系數(shù)），上述四片梁的跨中理論計(jì)算彎矩如下表所列：

即該橋選用單輛車(chē)重為30t的單橋加載車(chē)時(shí)，能滿(mǎn)足加載效率大于0.85，小于1.05的要求。

3.不同跨徑、相同寬度的橋梁靜載試驗(yàn)加載重量計(jì)算及比較

本節(jié)以分別以20、40米跨徑空心板橋梁為例，結(jié)構(gòu)形式均為簡(jiǎn)支，均為兩車(chē)道。

假定設(shè)計(jì)荷載為公路Ⅰ級(jí)雙向兩車(chē)道橋梁橫斷面、跨徑布置及車(chē)道布置如圖2.1所示?？鐝綖?0米時(shí)，計(jì)算結(jié)果如表2-1所示。此時(shí)，需兩輛60t單橋車(chē)進(jìn)行加載。

即該橋選用單輛車(chē)重為60t的單橋加載車(chē)時(shí)，能滿(mǎn)足加載效率大于0.85，小于1.05的要求。

4.總結(jié)

根據(jù)前述計(jì)算結(jié)果，20m跨徑兩車(chē)道、20米跨徑4車(chē)道、40米跨徑兩車(chē)道的簡(jiǎn)支空心板橋在進(jìn)行靜載試驗(yàn)時(shí)，需要的車(chē)輛重量（車(chē)輛軸距、輪距及前軸重量均相同，且均按單排車(chē)加載）如下表所示：

由上述計(jì)算結(jié)果可以看出，雖然橋梁的設(shè)計(jì)荷載等級(jí)均為公路Ⅰ級(jí)，但在靜載試驗(yàn)時(shí)，為達(dá)到規(guī)范規(guī)定的試驗(yàn)效率系數(shù)值，所需的單車(chē)加載車(chē)重量有很大的區(qū)別。

本文僅以簡(jiǎn)支空心板橋梁為例進(jìn)行說(shuō)明。實(shí)際的橋梁種類(lèi)繁多，受力特點(diǎn)不盡相同，所以，在進(jìn)行靜載試驗(yàn)計(jì)算時(shí)，計(jì)算者應(yīng)考慮橋梁的結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)，同時(shí)綜合考慮車(chē)道的橫向折減、縱向折減對(duì)主梁內(nèi)力的影響，并對(duì)公路Ⅰ級(jí)荷載、公路Ⅱ級(jí)荷載按跨徑大小進(jìn)行插值處理，使試驗(yàn)控制斷面的試驗(yàn)效率系數(shù)達(dá)到規(guī)范要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范[M].北京：人民交通出版社，2004. 23～24.

[2]公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范[M].北京：人民交通出版社，2004. 25～26.