不同跨徑整體式截面橋梁荷載試驗效率的計算分析

劉波

摘 要：基于midas Civil，分別對20m、25m、30m整體式截面簡支、連續梁橋的荷載試驗效率問題進行了計算分析，結果表明：對于設計荷載為公路-I級，在35t三軸車最大滿布情況下，設計車道為單車道（橋面凈寬﹤7m）的20m整體式截面簡支梁、20m整體式截面連續梁、25m整體式截面連續梁，最大正彎矩工況試驗效率均達不到0.85;雙車道（7m≦橋面凈寬﹤10.5m）的20m整體式截面連續梁中跨最大正彎矩工況試驗效率達不到0.85。

關鍵詞：不同跨徑;整體式截面橋梁;荷載試驗效率

0引言

隨著交通量的日益增大，不少地區采取在原有橋梁基礎上設置增寬橋的方式緩解交通壓力，增寬橋的橋面寬度設置一般不大，大多設置為1～2個車道，結構形式多為整體式箱梁。高速公路互通中的匝道橋橋面也多設置為1個車道，結構形式多為整體式箱梁。

《公路橋梁荷載試驗規程》（JTG/T J21-01-2015）第5.4.2條規定“靜載試驗荷載效率ηq，對交（竣）工驗收荷載試驗，宜介于0.85～1.05之間;否則ηq宜介于0.95～1.05之間”[1]，此條規定說明，對于交竣工驗收的新建橋梁，荷載效率應當在0.85～1.05之間;對于已運營的橋梁，荷載效率應當在0.95～1.05之間。

筆者在現場實際工作中發現對于此類橋梁，會出現達不到規范要求效率的現象，因此本文分別對20m、25m、30m整體式截面簡支、連續梁橋的荷載試驗效率問題進行了計算分析。

1模型建立

本文利用MIDAS CIVIL建立20m、25m、30m整體式截面簡支、連續梁橋單車道、雙車道共12個模型[2-3]，設計荷載：公路-I級，試驗截面示意圖見圖1，主要計算結果見表1。

2布載結果分析

2.1荷載車輛選擇

根據《公路橋梁荷載試驗規程》（JTG/T J21-01—2015）第5.4.3條，采用三軸載重汽車作為試驗加載車輛，當車輛單軸軸重超過14t時，應對橋梁橋面板進行局部驗算，故選擇試驗加載車輛參數見表2和圖2。

2.2荷載效率分析

經過多次試算，K2截面墩頂最大負彎矩工況經過合理的車輛布置均可達到效率，K1、K3截面最大正彎矩工況在如圖3所示車輛布置時，加載效率達到最大[4]。各工況加載效率結果如圖4～圖6所示。

對于新建橋梁，《公路橋梁荷載試驗規程》（JTG/T J21-01—2015）要求荷載效率在0.85～1.05之間，由圖4～圖6結果可知，單車道（橋面凈寬﹤7m）的20m整體式截面簡支梁、20m整體式截面連續梁、25m整體式截面連續梁最大正彎矩工況試驗效率均達不到0.85;雙車道（7m≦橋面凈寬﹤10.5m）的20m整體式截面連續梁中跨最大正彎矩工況試驗效率達不到0.85，不能滿足規范要求。

對于在役橋梁，荷載效率要求在0.95～1.05之間，由圖3～圖5結果可知，單車道（橋面凈寬﹤7m）的20m、25m、30m整體式截面簡支梁、連續梁最大正彎矩工況試驗效率均達不到0.95;雙車道（7m≦橋面凈寬﹤10.5m）的20m整體式截面簡支梁、連續梁最大正彎矩工況試驗效率均達不到0.95，25m、30m整體式截面連續梁邊跨最大正彎矩工況試驗效率均達不到0.95，不能滿足規范要求。

比較圖4～圖6，隨著跨徑和橫向車道數的增加，能夠達到規范要求效率的試驗工況逐漸增加，這是由于：（1）隨著跨徑的增大，影響線長度也增加，加載效應越明顯;（2）隨著車道數的增加，加載彎矩線呈線性成倍增大，而控制計算彎矩因車道折減系數增加較緩慢，因此二者比值逐漸增大，加載效應越明顯。

對于達不到加載效率的橋梁，可通過以下2種方法進行調控：（1）增大加載車載重，但是需要進行橋面板驗算，跨徑越小，需要加載車載重就越大，甚至可能達到40t以上，對橋面板的安全有一定的危險性;（2）選擇其它加載方式，如堆載，此類方法費時費力，經濟性差。

3結語

對于設計荷載為公路-I級的整體式截面橋梁，在35t三軸車最大滿布情況下：（1）對于橋面凈寬﹤7m的新建橋梁，20m簡支梁、20m連續梁、25m連續梁最大正彎矩工況試驗效率均達不到0.85;（2）對于7m≦橋面凈寬﹤10.5m的新建橋梁，20m連續梁中跨最大正彎矩工況試驗效率達不到0.85;（3）對于橋面凈寬﹤7m的在役橋梁，20m、25m、30m整體式截面簡支梁、連續梁最大正彎矩工況試驗效率均達不到0.95;（4）對于7m≦橋面凈寬﹤10.5m的在役橋梁，25m、30m整體式截面連續梁邊跨最大正彎矩工況試驗效率均達不到0.95;（5）對加載達不到效率的橋梁，可通過提高加載車輛載重進行加載，但是必須要進行橋面板的驗算;也可通過其它方式加載，比如堆載，但是這類方式費時費力，經濟性差。

參考文獻

[1] 長安大學.JTG/T J21-01—2015，公路橋梁荷載試驗規程[S].北京：人民交通出版社，2015.

[2] 葛俊穎.橋梁工程軟件midas Civil使用指南[M].北京：人民交通出版社，2013.

[3] 邱順冬.橋梁工程軟件midas Civil應用工程實例[M].北京：人民交通出版社，2011.

[4] 王愉龍.中小跨徑梁橋荷載試驗加載效率研究[D].西安：長安大學，2013.