某工程50m鋼箱梁荷載試驗法評定橋梁承載能力

顧斯奇

摘 要：鋼箱梁由于采用鋼材承重，自重較輕，施工迅速和環境影響小等諸多優點而廣泛應用于大跨徑橋梁中。對于新建橋梁，需要通過荷載試驗檢驗橋跨結構的設計與施工質量，確定工程的可靠性，為橋梁順利的投入運營提供可靠依據。本文以某項目為工程背景，對50m跨鋼箱梁進行了荷載試驗。通過在荷載試驗中對各試驗工況的數據進行采集與分析，了解了橋梁結構的實際工作狀態，檢驗了橋梁結構整體的施工質量與受力性能，對橋梁結構的正常使用性能、強度和剛度等各項指標做出了全面的評價，并對橋梁結構的實際承載能力做出科學的評估，也為今后相似工程提供一些可供參考的經驗。

關鍵詞：橋梁荷載試驗；橋梁靜載試驗；橋梁承載能力評定；應力；應變；變位

1 工程概況

本橋為某工程高架橋中一跨50m簡支鋼箱梁，橋面橫斷布置為0.4m（邊防撞墻）+11.07m（機動車道）+0.56m（中防撞墻）+11.07（機動車道）+0.4m（邊防撞墻）=23.5m。

2 荷載試驗目的

（1）通過測定橋梁結構在試驗荷載作用下的實際工作狀態，檢驗橋梁的承載能力是否滿足正常使用狀況的要求；

（2）通過荷載試驗建立橋梁初始技術檔案，為橋梁的后期運營、養護管理提供依據。

3 荷載試驗內容

首先對進行荷載試驗的50m鋼箱梁按照本橋設計施工圖的相關參數建立計算模型，然后對模型分工況進行加載驗算，找出各工況最不利截面作為測試截面。本試驗根據控制截面的內力影響線，用加載車布載，使控制截面的力矩與計算標準活載作用下的設計力矩之比達到試驗荷載效率的要求。加載前在測試截面處粘貼應變計，以觀測靜荷載加載過程中測點應變的變化；同時對該截面進行撓度量測，撓度量測時通過在檢測截面梁底粘貼反射片，利用高精度全站儀進行觀測。

4 荷載試驗結果及計算分析

4.1 模型建立

50m簡支鋼箱梁橋計算采用Midas Civil進行建模計算，全橋共有節點329個，單元620個。

4.2 控制截面選擇及測點布置

計算采用城-A級荷載等級，根據橋梁活載作用下的內力包絡圖，參考《公路橋梁荷載試驗規程》JTG/T J21-01-2015中簡支梁橋加載測試主要工況可確定該橋的試驗工況及各測試控制截面。

試驗工況為：中載跨中最大正彎矩工況和偏載跨中最大正彎矩工況。測試項目為位移和應變。

50m簡支梁橋跨中控制截面共布置6個應變測點，其中梁底和梁側各3個測點。

50m簡支梁橋共布置5個撓度測點，其中跨中控制截面梁底3個測點，兩側支點各1個測點。

4.3 荷載效率

本橋設計荷載為城-A級荷載，所得該橋各測試工況校驗系數為0.88～0.96，滿足規范要求。

4.4 加載車輛

按照擬定的設計活載內力水平對結構影響線進行加載計算，獲得設計活載內力，設計采用城-A級活載。按照計算得到的影響線，進行各工況分級加載布車。加載車型采用提前稱重的自卸車共8輛，單車總重為350kN，前軸重70kN，中后軸各重140kN。

4.5 靜載試驗結果及分析

（1）應變及變位校驗系數

50m簡支梁橋各主要測點應變實測最大值為151με，應變計算最大值為168με，應變校驗系數最大值為0.90；變位實測最大值為24.7mm，變位計算最大值為26.1mm，變位校驗系數最大值為0.95。

（2）應變及變位殘余值

通過量測50m簡支梁橋得到各主要測點的相對殘余應變最大值為5%，相對殘余變位最大值為0。

5 荷載試驗結論

（1）50m簡支鋼箱梁橋在試驗荷載作用下，各個工況試驗荷載下的主要測點應變校驗系數最大值和變位校驗系數最大值均小于1，說明本橋實際工作狀況好于理論狀況。

（2）50m簡支鋼箱梁橋在試驗荷載作用下，各個工況試驗荷載下的主要測點相對殘余應變最大值和相對殘余變位均未超過20%，說明本橋結構處于彈性工作狀況。

（3）綜上所述，由于主要測點靜力荷載試驗校驗系數均小于1，相對殘余變位未超過20%，則判定50m簡支鋼箱梁橋承載能力滿足設計荷載城-A級荷載等級要求。

參考文獻：

[1] JTG D62—2004.公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范[S].

[2] JTG/T J21—2011.公路橋梁承載能力檢測評定規程[S].

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[4] 劉自明，陳開利.橋梁工程檢測手冊（第二版）[M].北京：人民交通出版社，2010.