一单片T梁荷载试验

江文智，孟凡成

(黑龙江省吉黑高速公路北安至黑河段工程建设指挥部)

1 工程概况

该桥上部构造采用7～30 m预应力混凝土T梁，先简支后连续，全桥共分两联。连接墩处设D160型伸缩缝，桥台处设D80型伸缩缝，后台设8m长搭板。全桥采用板式橡胶支座，桥台及连续墩处设置GJZF滑板支座，其余桥墩墩顶设置GJZ板式橡胶支座。下部构造桥墩采用墩配桩基础，桥台采用桩接盖梁桥台，基础采用摩擦桩。

设计荷载:公路-Ⅱ级;人群荷载:3 kPa;主梁混凝土标号为:C50。

2 检测原理

将静止的荷载作用于桥梁上的指定位置，以便能够测试出结构的静应变、静位移以及裂缝等，从而推断桥梁结构在荷载作用下的工作状态和使用能力。对于桥梁结构来说，静载往往是指以缓慢速度行驶到桥上指定荷重级别的车辆荷载。当试验现场条件受限制时，有时也以施加荷重(如堆置铸铁块、水泥、预制块件、水箱等)或者以液压千斤顶装置施力等方式来模拟某一等级的车辆荷载，以达到试验的目的。

3 加载方式

根据试验的现场情况，本次试验采用水泥预制块(所堆积重量通过理论计算，水泥预制块单块重1.95 t)加载。通过堆积水泥预制块在指定控制位置(通过计算得)，荷载直接作用在检测T梁顶面。

4 仪器设备

本次荷载试验中，应力测量仪器采用数字式钢弦应变计进行测试，挠度测试采用位移计进行测试。本次试验中的仪器设备均通过相应的检定(核准)。

图1 位移观测

5 试验荷载选取及试验截面

苗田冲大桥结构内力分析计算采用Midas.civil2006有限元程序模拟完成。计算中结构尺寸参照设计图纸，结合苗田冲大桥的结构特点及桥梁结构有限元计算的要求，该结构划分为26个单元、27个节点，边跨划分为20个单元、21个节点。依据试验内容要求，分析计算时处理情况如下:(1)计算荷载以公路-Ⅱ级为基准，人群荷载:3 kPa;(2)采用一次总算的方法进行模拟;(3)桥面铺装及护栏等不参与结构计算;通过活载对桥梁结构计算，然后根据荷载横向分布系数确定边跨边梁梁截面的最大内力，最终确定加载方案。

图2 应变观测

5.1 最大内力的确定

根据有限元程序模拟计算，本跨在公路-Ⅱ级荷载作用下，桥梁的边跨最大内力截面在距伸缩缝13.5 m处，汽车荷载产生的弯矩为3 980 kN·m，人群荷载产生的弯矩为399 kN·m。

5.2 荷载横向分布系数的计算

边梁的荷载横向分布系数的采用平面杆系有限元程序进行计算。根据本桥的设计资料，计算采用刚性横梁法计算。边梁人群荷载和汽车荷载横向分布系数分别为0.642、0.6111，中梁人群荷载和汽车荷载横向分布系数分别为0.500、0.537。

5.3 加载荷载的确定

根据边跨的最大内力计算结果、边梁的荷载横向分布系数及活载对边跨冲击影响，最终理论确定边梁的最大内力为3 326 kN·m，边梁实际加载的最大内力为2 977 kN·m。

根据试验的现场情况，本次试验在满足荷载效率的情况下采用等效荷载法进行加载，边梁实际影响线及荷载值布置图如图1，实际加载方式如图2所示。

5.4 应变截面设置

依据上述计算，本次荷载试验测试截面如图所示的1/4截面、13.5 m截面和1/2截面，共3个截面作为应力测试截面。

5.5 应变测点设置

本次荷载试验边梁共设置了14个应变测点，在各测点上粘贴振弦式应变计，振弦式应变计的测试方向与测试截面的主要受力方向一致。

1/4截面布置:共2支，底面2支。

13.5 m截面布置:共5支，底面2支，侧面3支。

1/2截面布置:共7支，底面2支，侧面5支。

5.6 挠度测点设置

挠度设置点1 m处、L/4处、13.5 m处、L/2处、29 m处，共五处。

6 加载方案

本试验加载总体分三次加载，预压:梁顶面布置2列9排预制块作为第一次加载，观察结构的变化，看应力和挠度是否异常，对数据进行初略的评估，看结果是否在允许范围。结果正常，结构处于稳定状态时进行正式加载，梁顶面布置2列9排预制块作为第二次加载见图2，数据采集及观察;结果正常，进行第三次加载。

7 试验结果与分析

7.1 荷载效验系数如表1

表1 荷载效验系数

7.2 挠度测试结果及分析

在试验荷载下，各控制截面挠度测试结果见表2。

实测挠度值与试验荷载作用下的理论值进行比较见表3。

7.3 应力测试结果及分析

在本次荷载试验的数据采集中，应力的采集是通过应变和弹性模量计算而得，其中主梁混凝土的弹性模量E取规范推荐值，E=3.45×104MPa，各控制截面微应变值测试结果见表4。

表2 各控制截面挠度测试结果

表3 实测挠度值与试验荷载作用下的理论值比较

表4 试验荷载作用下，1/2截面微应变测试结果

表5 试验荷载作用下，13.5 m及1/2截面微应变测试结果

表6 底面实测应力与理论值比较表

7.4 结果分析

边梁在公路-Ⅱ级荷载作用下的主控截面试验荷载效率为0.90和0.92，基本满足《大跨径混凝土桥梁的试验方法》中对基本荷载试验规定的要求，相关荷载试验结果可以作为评价桥梁承载力的依据。

(1)结构强度。

从应变测试数据可看出，各下缘受拉截面在正弯矩工况下，截面呈现出中性轴以上受压、以下受拉的受力状态。

应力校验系数在0.33～0.68之间;处于正常校验系数范围内，说明边梁具有一定的强度储备。

(2)结构刚度。

挠度校验系数在0.58～0.61之间，说明边梁的刚度满足设计要求，并且具有一定的安全储备。

(3)结构抗裂性。

荷载试验过程中和结束后，未发现裂缝，说明边梁抗裂性满足要求。

8 结论

静载试验表明该边梁在公路-Ⅱ级荷载作用下承载力满足设计要求。

［1］ 公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004).

［2］ 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004).

［3］ 大跨径混凝土桥梁的试验方法(YC-4/1982).

［4］ 交通部《公路桥梁承载能力检测评定规程》.(送审稿)2004.

［5］ 公路旧桥承载能力鉴定方法(试行).1988.