桥面调平层厚度对成桥静载试验理论结果影响分析

肖映城

【摘要】本文以醴茶高速几座典型中小跨径连续T梁桥位工程背景，运用midas/civil2012建立相应空间有限元模型，系统讨论了桥面调平层刚度对成桥荷载试验理论计算（控制截面挠度、应力）结果的影响，分析结果表明：对于中小跨径梁而言，进行成桥荷载试验方案确定时，必须计入调平层刚度，否则造成理论计算结果偏大20%～30%，荷载试验校验系数偏小。

【关键词】桥梁静载试验；结果分析

1、概述

桥梁静载试验方案的拟定一般需要运用有限元软件，通过将加载车等效为集中荷载，结合控制截面内力影响线确定加载位置，求得加载效率并得到应变、挠度控制值。在静载试验实施过程中，将据此应变、挠度控制值判断结构承载能力及运营条件，若实测值超过控制值，则需要立即停止加载，查找超限原因。若控制值计算不精确，则可能导致误判。

对于中小跨径桥梁而言，桥面调平层一般采用混凝土现浇层，厚度为8cm—10cm，其标号与主梁混凝土大致相当，其刚度对梁板受力有一定贡献。本文将以醴茶高速公路几座典型桥梁为工程背景，定量讨论调平层刚度对应变、挠度控制值的影响，并得出有关结论。

2、工程概况

醴茶高速公路是湖南省高速公路网岳汝高速的一段，途经醴陵市、攸縣、茶陵县，主线全长105km，技术标准为双向四车道高速公路，设计速度为100公里/小时，路基宽度26m，桥梁设计汽车荷载等级采用公路Ⅰ级，采用沥表砼路面结构。本文选取醴茶高速第6合同段乐家庙大桥4×25m、第12合同段寨下大桥5×30m、第2合同段南河大桥3×40m等三种跨度预应力混凝土连续T梁桥。其中，25m跨径T梁梁高1.7m，30m跨径T梁梁高为2.0m，40m跨径T梁梁高为2.5m。三类跨径桥梁横断面及各片T梁编号如图1所示。

3、有限元模型

根据设计施工图纸，分别建立空间梁格有限元模型。模型中T梁采用梁单元，其截面尺寸不计入调平层，加载车采用等效集中荷载。为便于分析调平层厚度的影响，将调平层采用板单元模拟。若不考虑调平层的影响，则将板厚设置为0.001m，若计入调平层厚度，则将板厚设置为0.08m。三类桥梁有限元加载模型如下图所示。

4、计算分析结果对比

为便于对比，本文拟定2个工况，即：

工况1：边跨跨中最大正弯矩工况（外偏）；

工况2：主跨（次边跨）跨中最大正弯矩工况（外偏）；

在此工况下，将加载车等效成集中荷载加于相应位置，求得控制断面（边跨跨中、主跨或次边跨跨中）控制挠度、应力值对比如下表所示。表中，挠度为负值表示下挠，应力以压应力为负值。表中“偏差百分比δ=（不考虑桥面调平层/考虑桥面调平层-1）×100%”。偏差百分比为正则表示考虑桥面调平层则计算理论值小于不考虑桥面调平层计算理论值。

5、结论

（1）依据《公路桥梁承载能力检测评定规程》（JTG-T J21-2011）相关规定，桥梁结构效验系数；为实测弹性变位或者应变值，为理论计算变位或者应变值。如前文所述，为不考虑调平层理论计算变位或应变值，为不考虑调平层效验系数；为考虑调平层理论计算变位或应变值，考虑调平层效验系数。则考虑桥面调平层，其效验系数会偏小。

（2）以乐家庙大桥工况1下1#梁为例，若实测挠度为8.58mm，不考虑调平层厚度时，其效验系数为0.86，结构承载能力满足要求，若考虑调平层刚度对结构的影响，则其效验系数为1.00，得出承载能力不满足要求的相反结论。而桥梁荷载试验为通过校验系数直接判定桥梁承载能力是否满足要求，偏安全考虑，建议计算应该考虑桥面调平层刚度的贡献，甚至对于现浇钢筋混凝防撞栏，也要考虑其刚度贡献。

（3）考虑调平层刚度与否，其效验系数差别在17.0%～1.6%，且对于控制梁板影响大，对于非控制梁板影响较小。对于各类桥梁，建议混凝土桥面与梁体结合较好，在计算中可以考虑调平层厚度扣除2cm磨耗层（或者调平层厚度不均匀）后参与共同受力。

参考文献

[1]交通运输部公路科学研究院.公路桥梁承载能力检测评定规程（JTG/T J21-2011）[S].北京：人民交通出版社，2011.11 33-37