鋼桁腹梁橋靜載試驗及數(shù)據(jù)分析

崔海麗，趙明，周葉飛

（1.深圳市公路交通工程試驗檢測中心，廣東　深圳　518049；2.深圳中廣核工程設計有限公司，廣東　深圳　518031）

鋼桁腹梁橋靜載試驗及數(shù)據(jù)分析

崔海麗1，趙明2，周葉飛1

（1.深圳市公路交通工程試驗檢測中心，廣東深圳518049；2.深圳中廣核工程設計有限公司，廣東深圳518031）

以國道107寶安段C匝道橋為工程背景，介紹了鋼桁腹梁橋的靜載試驗方案；結(jié)合結(jié)構(gòu)分析軟件MIDAS/Civil 2010的理論計算結(jié)果，對橋梁的應變、撓度測試數(shù)據(jù)進行對比分析，結(jié)果表明該橋的強度、剛度、抗裂性均滿足設計要求。

橋梁；鋼桁腹梁橋；靜載試驗；MIDAS/Civil 2010；應變；撓度

鋼桁腹梁橋是一種新型組合結(jié)構(gòu)橋梁，它采用桁架腹桿代替砼腹板，將腹桿端部節(jié)點直接嵌固在砼頂板、底板中，形成由砼頂板、底板、鋼桁腹桿、體外及體內(nèi)預應力鋼束共同受力的結(jié)構(gòu)體系。與傳統(tǒng)預應力砼箱梁橋相比，鋼桁腹結(jié)構(gòu)使橋梁結(jié)構(gòu)的自重大大減輕；施工模板支架減少，減輕了基礎的承重和支座反力；美觀大方，與景觀環(huán)境協(xié)調(diào)；方便施工、縮短工期、保護環(huán)境，具有良好的社會經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。為保證橋梁建成通車后的安全運營，需通過現(xiàn)場靜載試驗來鑒定橋梁的承載能力。

1　工程概況

國道107寶安段興圍、黃田掉頭匝道橋工程包括A、B、C 3個匝道橋。其中C匝道橋全長375 m，匝道中心線半徑為30.5 m，橋跨布置為2×30.55 m鋼桁腹梁+（30+40+40+30）m鋼混組合梁+2 ×30.55 m鋼桁腹梁+112.9 m疊合梁（其中100 m封閉）。主橋分為三聯(lián)，第一聯(lián)與第三聯(lián)采用鋼桁腹梁，梁高2 m，鋼桁腹梁腹桿采用?351×16 mm鋼管，內(nèi)澆筑C55微膨脹砼；第二聯(lián)為鋼-混組合梁，梁高2 m，箱外斜撐采用?351×16 mm鋼管，內(nèi)澆筑C55砼，縱向兩側(cè)每2 m設一道。桁管與頂板、底板砼連接采用S-PBL剪力鍵及抗剪栓釘，縱肋開橢圓孔并與鋼筋貫穿連接。

橋梁標準寬度為11.0 m，其橫向布置：曲線梁為0.5 m防撞墻+0.5 m路緣帶+4 m小車道+5 m大車道+0.5 m路緣帶+0.5 m防撞墻；直線梁為0.5 m防撞墻+1.25 m路緣帶+2×3.75 m車道+1.25 m路緣帶+0.5 m防撞墻。機動車道采用單向1.5％橫坡，直線段匝道依據(jù)半徑和行車速度進行2％超高設計。設計荷載等級為城-A級、公路-Ⅰ級，單向雙車道。C匝道橋第一聯(lián)鋼桁腹梁立面及標準斷面見圖1。

圖1　C匝道橋第一聯(lián)鋼桁腹梁結(jié)構(gòu)布置（單位：cm）

為檢驗橋梁結(jié)構(gòu)在試驗荷載作用下的實際工作狀態(tài)，將荷載試驗結(jié)果與理論計算結(jié)果作對比分析，對結(jié)構(gòu)的承載能力作出綜合評價，同時為中國鋼桁腹梁橋的設計應用及靜載試驗積累經(jīng)驗。

2　試驗方案

2.1空間梁格模型的建模思路

采用MIDAS/Civil 2010軟件進行全橋建模，砼頂板、底板采用多道縱橫向梁格模擬，桁架腹桿采用梁單元模擬，支座通過邊界條件來模擬，建立空間梁格模型，得到理論值。結(jié)構(gòu)分析離散模型見圖2。

2.2測試截面及測點布置

（1）測試截面。根據(jù)試驗目的，結(jié)合現(xiàn)場條件，選擇距C18墩12.75 m處A截面為最大正彎矩及最大撓度控制截面，距C19墩2.8 m處B截面為最大負彎矩控制截面（見圖3）。

（2）測點布置。A、B截面在砼頂板、底板分別布置3個靜態(tài)應變測點，B截面兩側(cè)腹桿及斜撐共布置8個靜態(tài)應變測點；A截面布置2個撓度測點（見圖4）。

圖3　測試截面布置

圖4　測點布置（單位：cm）

2.3加載設備及加載方式

遵照內(nèi)力等效的原則，按影響線布置試驗荷載，試驗采用4輛36 t載重汽車（見圖5）。靜力荷載試驗效率控制在（0.8，1.0]。A、B截面測試工況加載布置見圖6。

3　試驗結(jié)果分析

3.1應變測試結(jié)果分析

圖7為主梁主要應變測點的應變分析結(jié)果，表1為主梁主要應變測點的應變實測值及理論值。

圖5　加載車尺寸及軸重示意圖（單位：長度為cm；荷載為k N）

圖6　加載車輛布置（單位：cm）

圖7　主梁主要應變測點的應變分析

由表1和圖7可以看出：滿載時各應變測點的應變實測值均小于理論值，變化趨勢一致，表明結(jié)構(gòu)強度滿足設計要求，且主要應變測點的校驗系數(shù)為0.47～1.00，相對殘余為-11％～11％，基本滿足規(guī)范要求。

3.2撓度測試結(jié)果分析

表2為主梁主要撓度測點的撓度實測值及理論值對比。

由表2可知：滿載時各撓度測點的撓度實測值均小于理論值，表明結(jié)構(gòu)剛度滿足設計要求，且主要撓度測點的校驗系數(shù)為0.91、0.80，相對殘余為2％、3％，滿足規(guī)范要求。

表1　主梁主要應變測點的應變實測值及理論值

表2　主梁主要撓度測點的撓度實測值及理論值

4　結(jié)論

（1）試驗荷載作用下各控制截面的應力實測值均小于理論值，且變化趨勢一致，校驗系數(shù)滿足規(guī)范要求，說明控制截面強度滿足設計要求。

（2）試驗荷載作用下各控制截面的撓度實測值均小于理論值，校驗系數(shù)滿足規(guī)范要求，說明試驗跨剛度滿足設計要求。

（3）各控制截面在試驗過程中及結(jié)束后均未發(fā)現(xiàn)有新裂縫產(chǎn)生，說明梁體抗裂性滿足設計要求。

（4）空間梁格模型具有較高的精度，能較好地模擬橋梁結(jié)構(gòu)受力情況，滿足設計要求。

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2015-08-25