V 形墩連續剛構橋靜荷載試驗及分析

江西正德工程檢測有限公司，江西 南昌 330200

多年來，國內V 形墩連續剛構橋已經建成了相當的數量，綜合連續剛構橋與斜腿剛構橋雙重特性的橋梁即為V 形墩連續剛構橋，為保證橋梁工作的安全性，對新建該結構橋梁必須通過靜荷載試驗，測驗其結構及施工情況，評估橋梁的實際承載力，是評價該結構橋梁質量優劣的關鍵指標，為質量驗收、橋梁運營提供科學的依據［1］。

1 工程概況

橋梁：本橋全長263.80m。

上部結構：25.00m（箱梁）+（30.00m+50.00m+30.00m）（梁拱組合橋）+5m×25.00m（箱梁）。

下部結構：主橋墩：實體墩；

引橋墩：柱式墩；

橋臺：重力式臺；

基礎：樁基礎。

鋪裝：瀝青混凝土

伸縮縫：80 型設于9#臺處，160 型設于4#墩處

荷載等級：城市—B 級

2 邁達斯模型計算

2.1 有限元模型

根據橋梁的結構形式，采用有限元法分析橋梁在城-B 級荷載作用下，計算橋梁的受力狀況，并以此為依據確定實驗所選試驗截面，采用剛性連接（彈性連接項目中）模擬V 腿與梁結合處，采用單節點模擬V 腿固結豎墩，采用滑動鉸支座模擬梁端頭的支座，橋墩采用固結處理，橋梁的結構二期荷載按照設計要求施加［2-3］，橋梁邁達斯模型圖下圖所示：

圖1 梁邁達斯模型

2.2 計算結果及分析

參考相關規范的規定，使用建模計算出橋梁受力影響不利位置處的截面［4］。

采用邁達斯軟件計算分析，試驗選用車輛按照等效荷載（設計荷載）效應確定，對于最大負彎矩的位置選在V 形斜腿的上部。

本次試驗選取主橋第二跨J1 截面，支點J2 截面、第三跨J3 截面，測試截面位置示意圖所示。

圖2 移動荷載彎矩圖

圖3 靜荷載試驗控制截面位置圖（mm）

1 檢測目的

為評定橋梁結構實際的承載能力及工作狀況，檢驗該橋的結構設計與工程質量，核驗橋梁結構設計理念和設計方法，確保橋梁施工完成后結構的安全和正常運營，我公司對該橋進行靜荷載試驗檢測，通過試驗，以達到如下目的：

（1）通過橋梁靜荷載試驗，分析與評估其安全和工作性能能否達到設計要求。

（2）為該橋結構的安全和正常運營提供技術支持，并成為該橋的基礎信息依據，為大橋的工作性能與使用過程中安全監測等依據。

2 靜荷載試驗

2.1 靜荷載試驗測點布置

構件均按照從左到右（面向橋臺號增加方向）依次編號。應變測點布置在控制截面箱梁底板，從左到右編號為J1-1～J1-8、J2-1～J2-8、J3-1～J3-8，共24 個測點，測量縱向應變。梁及其他構件均按照從左到右（面向橋臺號增加方向）依次編號。撓度測點布置第二跨和第三跨，撓度控制截面箱梁底板，從左到右編號為L1-1～L1-8、L2-1～L2-8，共計16 個位移監測點。

2.2 試驗荷載確定

依據相關規范規定，將城市B 級汽車荷載（含汽車沖擊力）產生的最不利受力情況作為設計控制截面效應。為確保試驗效果，以試驗荷載產生的荷載效應與設計控制效應作比較、分析，并采用靜荷載試驗效率ηq進行控制。

表1 現場試驗加載效率匯總表

2.3 結構校驗系數

為了檢驗等效汽車荷載與理論計算值的差異采用主要測點效應校驗系數ζ 進行檢驗：

監控測點效應校驗系數ζ 是評定結構運營狀況，確定橋梁承載能力的一個主要指標，一般要求效應校驗系數ζ 不大于1.0。

根據本次的檢驗結果，分析J1、J2 監控斷面下的各工作主要應變和撓度檢測點在各自最不利加載工況下的應變和撓度校核系數，校核系數結果匯總見表2、表3。

表2 應變校驗系數結果匯總表

表3 撓度校驗系數結果匯總表

由表2、表3 得出：

以上均小于1.00，表明上部結構剛度、強度在等效試驗荷載（城市-B 級）作用下性能達到正常的使用要求。

2.4 殘余變形分析

分析J1、J2 控制斷面的主要應變測點在各自最不利加載工況下的相對殘余應變及位移測點在各自最不利加載工況下的數值，結果匯總見表4、表5。

表4 應變相對殘余結果匯總表

表5 變位相對殘余結果匯總表

由表4 可知，該橋J1 截面左幅應變監測點相對殘余應變為0.0%～12.5%、右幅應變監測點相對殘余應變為0.0%；J2截面左幅應變監測點相對殘余應變為0.0%、右幅應變監測點相對殘余應變為0.0%，J3 截面左幅應變監測點相對殘余應變為0.0%、右幅應變監測點相對殘余應變為0.0%，均滿足相關規程規定的20%限值規定要求，證明該橋在試驗荷載作用下，具有良好的彈性恢復能力。

由表5 可知，該橋J1 截面左幅位移監測點相對殘余變形為5.9%～17.1%之間、右幅位移監測點相對殘余變形為5.1%～15.3%之間；J3截面左幅位移監測點相對殘余變形為4.6%～9.5%之間、右幅位移監測點相對殘余變形為5.3%～9.6%之間，均滿足相關規范規定的20%限值規定要求，表明該橋在試驗荷載作用下，具有良好的彈性恢復能力。

2.5 裂縫檢測

本橋上部結構為預應力混凝土箱梁，檢驗前檢查沒有發現梁體受力裂縫，在試驗過程中，梁底應變數據未出現突然變大或突然變小的裂縫信號，檢測過程中并未在梁體發現裂縫。

3 結論

（1）對該橋進行了靜荷載試驗，數據變化基本符合線性規定（撓度、應變），卸載后相對殘余數值均未超出相關規范容許值，彈性與彈性恢復性能均良好。

（2）該橋J1 截面主要控制監測點應變撓度校驗和校驗系數系數均小于1.00，表明在試驗荷載作用下上部結構強度性能、剛度性能良好，滿足正常的使用要求。

（3）該橋J2截面主要控制測點應變校驗系數系數小于1.00，表明在試驗荷載作用下上部結構強度性能、剛度性能良好，滿足正常的使用要求。

（4）該橋J3 截面主要控制測點應變校驗系數和撓度校驗系數均小1.00，表明在試驗荷載作用下上部結構強度性能、剛度性能良好，滿足正常的使用要求。

（5）該橋試驗前檢查未發現梁體受力裂縫，在試驗過程中未在梁體發現受力裂縫。