波形鋼腹板連續剛構橋荷載試驗研究

嚴瓊建 龔 凱 萬和安 馮 俊

（湖北交投智能檢測股份有限公司，湖北 武漢 430100）

0 引言

橋梁荷載試驗是通過施加荷載方式對橋梁結構或構件的靜、動力特性進行的現場試驗測試[1-4]。本文通過對保神高速公路兩河口大橋波形鋼腹板連續剛構橋進行荷載試驗，直接測得理論分析與計算的相關參數，探究波形鋼腹板橋梁結構受力的一般規律，為波形鋼腹板橋梁設計計算理論提供實踐資料。

1 工程概況

保神高速公路兩河口大橋主橋為60m+2×100m+60m 波形鋼腹板連續剛構橋。主梁采用C55 混凝土，單箱單室截面，頂板寬10.75m，翼緣寬2.375m，箱室寬6.0m，中墩支點梁高6.0m，邊跨支點及跨中梁高2.8m，梁高按2 次拋物線變化。波形鋼腹板采用1600 型波形鋼板，材料為Q345D 鋼，與頂板連接采用雙PBL 鍵連接，與底板采用角鋼連接鍵連接，預應力束采用體內與體外相結合方式，橋梁下部采用雙肢等截面矩形實體墩，墩身采用C40 混凝土，最大墩高70m。

2 理論計算

采用有限元計算軟件Midas Civi1 進行結構整體計算，鋼-砼組合腹板段采用Midas FEA 進行結構局部計算。全橋按2 車道、公路-Ⅰ級進行計算，沖擊系數按全橋基頻換算得到[5]，見圖1，圖2。

圖1 主橋整體計算模型

圖2 主橋鋼-砼組合腹板段實體模型

3 靜載試驗分析

根據計算結果，兩河口大橋主橋設置3 個控制截面，分別是中跨跨中最大正彎矩截面A、邊跨最大正彎矩截面B、鋼混結合段截面C。共設置6 個靜載工況，A 截面中、偏載工況，B 截面中、偏載工況，C 截面負彎矩工況和C 截面剪力工況。

3.1 主梁撓度分析

兩河口大橋分別在A、B 截面各布置撓度測點2 個，共設置4 個測點，具體數據見表1。

表1 主梁撓度結果 mm

從以上數據可知：各工況下主梁撓度校驗系數在0.65～0.84，校驗系數區間變化不大，介于混凝土橋和鋼橋之間，卸載后的殘余撓度與總撓度的比值最大為5.23%，說明結構處于線彈性工作狀況。

3.2 主梁應變分析

主梁應變測試各設置4 個截面，即A～C 截面，C1截面為鋼混結合段處混凝土截面，C2截面為鋼混結合段處鋼腹板截面。其中，A、B 截面在底板均勻布置5 個應變測點，C 截面頂、底板各3 個應變測點，C1截面、C2截面在左側和右側腹板內側均勻布置5 個應變花，共計10個應變花。本文選取典型截面數據進行分析。

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（1）A、B 截面中載工況荷載作用下各截面應變，見表2。

在試驗荷載作用下，各控制測點的實測應變值均小于計算值，梁底各測點應變校驗系數在0.65～0.81 之間。

（2）C 截面負彎矩工況荷載作用下C 截面應變，見表3。在試驗荷載作用下，C 截面應變的實測應變值均小于計算值，主要測點應變校驗系數在0.62～0.83 之間。

表2 各截面測點應變 με

表3 C 截面各測點應變 με

（3）C 截面剪力工況荷載作用下C、C1、C2截面剪應變，見表4。在C 截面剪力工況荷載作用下，C 截面實測剪應變變化范圍為-4～-10με，C1截面實測剪應變變化范圍為-8～0με，內襯混凝土剪應變整體較小。C2截面波形鋼腹板應變控制點實測應變值均小于計算值，剪應變沿高度方向分布較為均勻，主要測點應變校驗系數在0.51～0.88之間。

表4 C2 截面各測點剪應變 με

4 結束語

波形鋼腹板連續剛構橋是一種新型的橋梁結構型式，結構受力有其自身的特點，荷載試驗結果表明：

（1）在試驗工況下，主梁撓度校驗系數在0.69～0.79，校驗系數區間變化不大，介于混凝土橋和鋼橋之間，試驗荷載作用下結構處于彈性變形范圍內。

（2）在彎矩工況下，波形鋼腹板正應變實測值遠小于主梁頂底板正應變，說明波形鋼腹板基本不承受順橋向軸向力，彎矩僅由頂板與底板承擔。

（3）在剪力工況下，波形鋼腹板剪應變實測值遠大于內襯混凝土剪應變實測值，說明剪力主要由波形鋼腹板承擔，波形鋼腹板剪應變沿高度方向分布也較為均勻。