高架橋全橋靜載試驗分析

桂奇琦,李 雪

(江西省公路工程監理有限公司，江西 南昌 330013)

橋梁結構靜載試驗作為荷載試驗的主要內容，是直接測試橋梁工作性能的一種手段，是評估橋梁結構承載能力以及成橋質量最為成熟的一種方法。試驗中采用等效荷載，得到橋梁結構控制截面的應力、應變、撓度以及變形等參數，通過與理論設計值對比，判斷橋梁的實際工作狀態以及受力性能(包括橋梁結構的剛度、強度、整體受力性能和抗裂性能等)，從而為竣工驗收提供依據。

1 工程概況

高架橋位于興國縣城境內，跨徑組成為18×30 m，全長547 m。主梁橫斷面為預應力混凝土連續箱梁橋，上部構造采用單箱雙室等高截面C50預應力混凝土連續梁結構。橋梁寬度：2.5 m(人行道)+2.0 m(非機動車道)+8.0 m(車行道)+2.0 m(非機動車道)+2.5 m(人行道)，全寬17 m，設計荷載為公路-II級，全橋設有4道160型伸縮縫。

2 靜載試驗

高架橋上部構造采用18跨30 m單箱雙室等高截面C50預應力混凝土連續梁結構(分為三聯)。根據橋梁結構的受力特點及現場實際情況，根據滿足檢測要求利于現場試驗的原則，選取橋梁上部第1跨～第2跨進行靜力荷載試驗。依據連續梁橋的結構受力性能、受力特點，選擇下列項目作為試驗主要測試項目：(1)試驗跨跨內截面最大正彎矩、最大撓度工況；(2)試驗跨內支座最大負彎矩工況。本次試驗測試部位：(1)應力(應變)：中跨、邊跨主梁最大正彎矩和支座最大負彎矩—截面下緣混凝土拉應力(應變)；(2)撓度(變形)：中跨、邊跨主梁測試斷面處撓度，梁端支座處撓度(跨中最大撓度修正)。

本次靜載試驗采用等效加載的方式，通過在影響線最不利位置布載，把控制截面在試驗荷載下的最大內力值，與控制截面在設計荷載下的理論內力值的比值，作為靜載試驗效率。根據《大跨徑混凝土橋梁的試驗方法》3.2，本橋靜載試驗是基本荷載試驗，試驗效率介于0.8～1.05之間。

2.1 試驗工況、試驗截面布置

觀測對象選為第1跨～第2跨，圖1中所示。測試共設6個工況：

工況1：邊跨主梁最大正彎矩、最大撓度偏載；

工況2：邊跨主梁最大正彎矩、最大撓度對稱加載；

工況3：中跨主梁最大正彎矩、最大撓度偏載；

工況4：中跨主梁最大正彎矩、最大撓度對稱加載；

工況5：支座處負彎矩偏載；

工況6：支座處負彎矩對稱加載；

依據前述測試工況及內容，安排測試截面如圖1所示。圖中A-A、B-B、C-C截面為主要測試斷面，分別測試邊跨、中跨跨內最大正彎矩(撓度)、最大負彎矩。

在主梁的控制截面梁底及側面粘貼應變及撓度測試元件，支座處斷面布設撓度計，僅作為計算跨中最大撓度時修正用。

圖1 高架橋控制截面示意圖(單位：m)

2.3 試驗效率

根據試驗現場的具體情況，此次試驗選擇后八輪載重車作為加載車輛模擬公路-II級的加載情況。各控制截面的試驗加載控制值、試驗效率見表1，各個加載截面的荷載分級見表2。后八輪載重車的技術參數見表3。

表1 汽車荷載作用下控制截面內力(撓度)及加載效率

表2 加載車輛分級及相應加卸載噸位情況表

表3 試驗車輛技術參數

3 靜載試驗數據

3.1 試驗數據整理

圖2 工況1理論應變-實測應變及效驗系數曲線圖

圖3 工況1理論位移-實測位移及效驗系數曲線圖

圖4 工況2理論應變-實測應變及效驗系數曲線圖

圖5 工況2理論位移-實測位移及效驗系數曲線圖

圖6 工況3理論應變-實測應變及效驗系數曲線圖

圖7 工況3理論位移-實測位移及效驗系數曲線圖

圖8 工況4理論應變-實測應變及效驗系數曲線圖

圖9 工況4理論位移-實測位移及效驗系數曲線圖

圖10 工況5理論應變-實測應變及效驗系數曲線圖

圖11 工況6理論應變-實測應變及效驗系數曲線圖

3.2 試驗數據分析

從圖2～圖11可以得出以下結論：

(1)各個控制截面的試驗數據校驗系數全部符合滿足《大跨徑混凝土橋梁的試驗方法》第3.19.2條之規定，表明橋梁結構的控制截面實際強度滿足設計要求；

(2)各個控制截面的應變、位移均比理論值要小，表明橋梁實際強度、剛度均比設計值大。

4 靜載試驗結論

(1)橋梁試驗跨的主梁(采用30 m單箱雙室等高截面C50預應力混凝土連續梁)滿足公路-II級的荷載使用要求；

(2)橋梁的實際強度以及剛度都滿足設計和規范的要求。