斜交連續(xù)梁橋的單梁靜載試驗研究

摘要 文章為研究斜交橋梁的承載能力，以某斜交連續(xù)梁橋為背景開展單梁靜載試驗。首先，根據(jù)該斜交橋的結構特性及受力特點，選擇右幅3-2#小箱梁主要控制截面，利用Midas Civil模擬計算設計載荷條件下每個控制截面的最大內力，并依據(jù)相應斷面的縱向影響線，在梁的跨中位置施加等效荷載。然后，得出跨中截面梁底應變和跨中撓度的實測值，并結合理論值進一步計算校驗系數(shù)和相對殘余應變。結果表明，該斜交連續(xù)梁橋的小箱梁在承受試驗載荷時，應變校驗系數(shù)和撓度校驗系數(shù)均小于1.0，跨中梁底主要控制測點的相對殘余應變和跨中相對殘余撓度均小于0.2，表明其結構強度和剛性較好，荷載承受能力達到了設計要求。

關鍵詞 橋梁工程；斜交橋；小箱梁；單梁靜載試驗

中圖分類號 U441 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）20-0016-03

0 引言

近年來，隨著我國交通量的日益增加，因車輛超載而引發(fā)的橋梁損毀事故也日漸頻發(fā)[1]。相比于高速公路，超載的車輛在國省道普通公路更為常見。超載車輛車輪荷載通常僅集中在裝配式梁橋的某一片梁上，再通過橫向聯(lián)系向其他梁傳遞荷載。直接承受荷載的單梁受力最為明顯，且斜交橋梁的荷載傳遞能力一般弱于正交橋梁，當超過單梁所能承受的極限荷載時，就會引起梁體破壞，進而導致整座橋梁損毀[2]。

韋宗志等對簡支轉連續(xù)小箱梁單梁靜載試驗進行了研究[3-6]，但這些研究的對象均為正交橋梁，而非斜交橋梁，目前斜交橋梁的單梁靜載試驗研究仍然較少。對斜交橋梁開展單梁靜載試驗研究，在保證橋梁結構安全和以后的工程實踐參考均具有一定意義。

1 工程概況

某擬建跨鐵路的橋梁平面位于直線上，且橋面橫向坡度為2%，縱向坡度為1.64%；此橋按120°的斜交角進行規(guī)劃，其計劃中心線與專供鐵坑鐵礦運輸使用的軌道相交成54°。橋面功能劃分：23.7 m=0.6 m（防撞墻）+10.5 m（行車道）+0.6 m（防撞墻）+0.3 m（中央分隔帶）+0.6 m（防撞墻）+10.5 m（行車道）+0.6 m（防撞墻）。橋梁上部結構的左右幅均采用3×20 m預應力混凝土（后張）小箱梁，為先簡支后連續(xù)結構，設計荷載：公路-I級×1.3，邊跨中梁的跨中橫斷面如圖1所示：

2 試驗理論

根據(jù)該斜交橋的結構特性及受力特點，選擇右幅3-2#小箱梁的主要控制截面進行靜載試驗[7]，測試控制界面在試驗載荷下的應變和撓度，最終評估結構在工作中的狀況及承載能力。

該試驗的主要內容包括兩部分：測量應變和測定撓度。選取特定的試驗梁和控制截面后，利用橋梁博士和Midas Civil軟件，對該靜載試驗所需的結構進行計算，得出試驗梁控制截面的內力影響線及彎矩控制值，計算模型如圖2所示：

根據(jù)試驗梁控制截面的內力影響線及彎矩控制值，再利用Midas Civil軟件對結構進行試驗設計，計算在設計荷載作用下各控制截面的最大內力，并按照相應位置的縱向分布影響線，在梁的跨中施加等效集中荷載，加載理論值見表1，加載方法詳見圖3所示。

3 試驗過程

3.1 靜載試驗測點布置

在試驗梁L/2截面的腹板和底板布置5個混凝土應變測點；在試驗梁L/2截面梁底布置2個撓度測點；在試驗梁兩端支座處，各布置2個支座沉降測點。具體測點布置示意圖如圖4所示：

3.2 靜載試驗加載方法

在正式試驗開始之前，需先對試驗梁施加最大試驗荷載80%的荷載進行預壓。預壓過程中每次增加10%的壓力，同時觀測試驗梁上的裂縫情況。排除結構的塑性變形，并對試驗系統(tǒng)的工作性能進行檢驗。

正式的加載過程分為5個階段，按最大試驗荷載的50%、70%、80%、90%和100%加載；卸載分為2個階段，按50%和100%卸載。在每個階段的荷載穩(wěn)定后，開始收集應變和撓度數(shù)值。同時，觀測在試驗中是否出現(xiàn)裂縫及其發(fā)展情況。現(xiàn)場加載情況如圖5所示：

4 試驗結果

在5級試驗荷載作用下，跨中截面梁底的應變實測值如表2所示：

根據(jù)表2繪制該梁跨中梁底主要應變測點實測值及理論值與荷載效率的關系曲線，如圖6所示：

R2=0.928 3

由圖6可知，實測應變曲線始終在理論應變曲線下方，證明該試驗梁強度較好。應變變化線性相關系數(shù)的平方為0.928 3，線性關系良好，表明該試驗梁處于線彈性工作狀態(tài)。

在5級試驗荷載作用下，跨中截面梁底的撓度實測值如表3所示：

根據(jù)表3繪制該梁相應測點撓度實測值及理論值與荷載效率的關系曲線，見圖7所示：

R2=0.9286 5

由圖7可知，實測撓度曲線始終在理論撓度曲線下方，證明該試驗梁剛度較好。應變變化線性相關系數(shù)的平方為0.986 5，線性關系良好，表明該試驗梁處于線彈性工作狀態(tài)。

根據(jù)表2和表3中的數(shù)據(jù)，應變和撓度校驗系數(shù)均小于1.0，且在試驗全過程均未發(fā)現(xiàn)梁體有裂縫出現(xiàn)。

5 結論

通過對該斜交橋右幅3-2#小箱梁的靜載試驗，并進行數(shù)據(jù)分析比較后，得出如下結論：

（1）小箱梁在試驗荷載下，應變校驗系數(shù)為0.60，撓度校驗系數(shù)為0.50，均小于1.0。

（2）跨中梁底主要控制測點的相對殘余應變?yōu)?.07，跨中相對殘余撓度為0.10，均小于0.2。

以上結論表明該斜交橋右幅3-2#小箱梁在試驗荷載作用下，結構的強度、剛度較好，承載能力滿足設計荷載的要求。

參考文獻

[1]易仁彥，周瑞峰，黃茜.近15年國內橋梁坍塌事故的原因和風險分析[J].交通科技，2015（5）：61-64.

[2]杜晶.T型梁橋橫向聯(lián)系損傷的動靜力參數(shù)分析[D].北京：北京交通大學，2018.

[3]韋宗志，王希瑞，唐洪泉.簡支轉連續(xù)小箱梁單梁靜載試驗方法研究[J].西部交通科技，2021（6）：104-107.

[4]秦飛.預應力混凝土小箱梁單梁靜載試驗研究[J]. 價值工程，2024（1）：104-107.

[5]曾勇，邱周，敖付勇，等.預制PC小箱梁單梁荷載試驗研究[J].河南城建學院學報，2021（5）：1-7.

[6]喬興月.裝配式預應力混凝土連續(xù)箱梁橋單梁靜載試驗研究[J].交通世界，2022（18）： 19-21.

[7]公路橋梁荷載試驗規(guī)程：JTG/T J21-01—2015[S].北京：人民交通出版社，2016.

收稿日期：2024-09-05

作者簡介：楊銘（1996—）， 男，碩士研究生，主要從事橋梁試驗檢測工作。