“類雙層”PC箱梁橋荷載試驗(yàn)研究

楊 珊，朱 廣

(1.長(zhǎng)沙理工大學(xué)土木與建筑學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410114；2.廣西交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，廣西 南寧 530029)

“類雙層”PC箱梁橋荷載試驗(yàn)研究

楊 珊1，朱 廣2

(1.長(zhǎng)沙理工大學(xué)土木與建筑學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410114；2.廣西交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，廣西 南寧 530029)

通過建立瀏陽(yáng)市瀏陽(yáng)河第六大橋—“類雙層”PC箱梁橋主體結(jié)構(gòu)有限元模型，對(duì)其進(jìn)行了理論仿真計(jì)算，并開展了針對(duì)其進(jìn)行的荷載試驗(yàn)，分析結(jié)果，有效驗(yàn)證了大橋質(zhì)量的可靠性，為大橋的竣工驗(yàn)收提供了技術(shù)依據(jù)，并提出了大橋在后期運(yùn)營(yíng)中針對(duì)性的管養(yǎng)建議。

“類雙層”PC箱梁橋；撓度；應(yīng)變；荷載試驗(yàn)

1 工程概況

瀏陽(yáng)市瀏陽(yáng)河第六大橋(下文簡(jiǎn)稱六橋)位于瀏陽(yáng)市秋收路南端，橫跨瀏陽(yáng)河，連通關(guān)口新區(qū)和唐家洲。主橋跨越河堤，跨河主橋在河道中設(shè)2個(gè)墩，在兩堤的外側(cè)各設(shè)一墩，其跨徑布置為39 m+60 m+39 m。主橋上部結(jié)構(gòu)采用上、下游雙幅分離布置，截面形式采用單箱單室等截面“類雙層”PC箱梁，外側(cè)梁高4 m，單幅橋面寬8.5 m，梁底內(nèi)外側(cè)分別懸挑出4 m和1.99 m，外側(cè)懸挑4 m處布置非機(jī)動(dòng)車道，其橫斷面布置如圖1所示。

圖1 雙幅主梁橫斷面示意圖

2 試驗(yàn)方案

2.1 測(cè)點(diǎn)布設(shè)

(1)靜載試驗(yàn)。

針對(duì)“類雙層”PC箱梁橋的特點(diǎn)：非機(jī)動(dòng)車道懸挑長(zhǎng)度4 m較長(zhǎng)，且關(guān)于箱梁中心線不對(duì)稱，應(yīng)變測(cè)試選取的控制截面為：邊跨和主跨的跨中(A、C)截面，5#墩頂(B)截面，非機(jī)動(dòng)車道懸臂根部(D)截面。其中A、B、C截面在箱梁內(nèi)部分別布設(shè)8個(gè)應(yīng)變測(cè)點(diǎn)。撓度測(cè)點(diǎn)共6個(gè)，布點(diǎn)位置為：5#墩頂處，邊跨距4#墩1/4跨徑、1/2跨徑、3/4跨徑處，中跨距5#墩1/4跨徑、1/2跨徑處各布設(shè)一個(gè)測(cè)點(diǎn)。

(2)動(dòng)載試驗(yàn)。

動(dòng)載試驗(yàn)主要研究橋梁的動(dòng)力特性，采用一輛32 t的載重汽車，分別以20 km/h、30 km/h和40 km/h的車速沿行車道中心線勻速行駛過六橋，并按20 km/h行駛至主跨跨中剎車，分別測(cè)量橋梁跨中的動(dòng)應(yīng)變響應(yīng)。在進(jìn)行跑車試驗(yàn)前，將試驗(yàn)車輛布置在動(dòng)應(yīng)力測(cè)試截面處，測(cè)出各截面的靜載應(yīng)力水平，以與跑車試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。

2.2 試驗(yàn)荷載工況布置

在已有技術(shù)資料的基礎(chǔ)上，本次試驗(yàn)用空間有限元軟件Midas Civil 2012對(duì)六橋進(jìn)行了理論計(jì)算分析。本次荷載試驗(yàn)各工況下的荷載效率系數(shù)均控制在了0.95～1.05之間，符合《公路橋梁承載能力檢測(cè)評(píng)定規(guī)程》(JTG/TJ21-2011)的要求。

3 試驗(yàn)結(jié)果分析

3.1 靜載試驗(yàn)結(jié)果分析

(1)撓度測(cè)試結(jié)果分析。

靜載試驗(yàn)的撓度測(cè)試結(jié)果如圖2所示，各工況實(shí)測(cè)撓度隨加載等級(jí)的變化規(guī)律與理論計(jì)算結(jié)果一致，實(shí)測(cè)最大撓度為2.7 mm，理論值為3.3 mm，校驗(yàn)系數(shù)為0.818。荷載加載橋跨的荷載校驗(yàn)系數(shù)均在0.67～0.89之間，符合規(guī)范要求，說明結(jié)構(gòu)有一定的安全儲(chǔ)備，且模型計(jì)算合理。各工況的最大殘余變形為0.1 mm，占最大變形的8.3%，小于規(guī)定的20%，說明試驗(yàn)荷載作用下橋梁處在彈性工作范圍。

圖2 部分工況撓度測(cè)試結(jié)果及理論值

(2)應(yīng)變測(cè)試結(jié)果分析。

邊跨跨中在最大正彎矩(工況一)荷載作用下，A截面實(shí)測(cè)最大正應(yīng)力為0.55 MPa(C50混凝土彈性模量按設(shè)計(jì)取E=34.5 GPa)，應(yīng)力校驗(yàn)系數(shù)為0.89，殘余應(yīng)變?yōu)?.8%，滿足規(guī)范要求。中跨跨中在最大正彎矩(工況三)荷載作用下，C截面實(shí)測(cè)最大正應(yīng)力為0.41 MPa(彈性模量取值同上)，應(yīng)力校驗(yàn)系數(shù)為0.8，各測(cè)試點(diǎn)的殘余應(yīng)變均小于10%，邊跨和中跨的跨中最大正彎矩加載試驗(yàn)時(shí)，各測(cè)點(diǎn)均處于彈性工作狀態(tài)。

支點(diǎn)的最大反彎矩(工況二)荷載作用下，實(shí)測(cè)B截面的最大正應(yīng)力為0.59 MPa，理論值為0.76 MPa，校驗(yàn)系數(shù)為0.78，殘余應(yīng)變?yōu)?.6%。各測(cè)試點(diǎn)的殘余應(yīng)變均小于9%，各測(cè)點(diǎn)均處于彈性工作狀態(tài)。

非機(jī)動(dòng)車道懸臂的最大反彎矩(工況四)荷載作用下，實(shí)測(cè)D截面的最大正應(yīng)力為0.65 MPa，理論值為0.71 MPa，校驗(yàn)系數(shù)為0.917，殘余應(yīng)變?yōu)?.3%。各測(cè)試點(diǎn)的殘余應(yīng)變均小于10%，各測(cè)點(diǎn)均處于彈性工作狀態(tài)。

4 結(jié) 論

通過對(duì)六橋的理論計(jì)算和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)結(jié)果的分析比較可得如下結(jié)論：

(1)該橋機(jī)動(dòng)車道區(qū)域以及懸挑4 m寬非機(jī)動(dòng)車道區(qū)域，在試驗(yàn)荷載作用下，校驗(yàn)系數(shù)均在0.6～0.9之間，實(shí)測(cè)應(yīng)變和撓度值與理論計(jì)算值相符，殘余值滿足規(guī)范要求，結(jié)構(gòu)處在彈性工作狀態(tài)，使用性能較好。

(2)在試驗(yàn)過程中，未出現(xiàn)裂縫，滿足規(guī)范要求。

(3)從實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)得出的規(guī)律來看，建議該橋運(yùn)營(yíng)期間嚴(yán)格限速，避免緊急剎車。

[1] 交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究院.公路橋梁承載能力檢測(cè)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)[M].北京：人民交通出版社，2011.

[2] 湛潤(rùn)水，胡釗芳.公路橋梁荷載試驗(yàn)[M].北京：人民交通出版社，2003.

[3] 邵旭東.橋梁工程[M].北京：人民交通出版社，2007.

2017-03-14

楊珊(1991-)，女，湖南婁底人，碩士研究生，研究方向：橋梁結(jié)構(gòu)分析與施工控制。

U442

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：1008-3383(2017)06-0099-01