影响线加载法在桥梁荷载试验中的应用研究

杨明

（上海同丰工程咨询有限公司，上海 200444）

影响线加载法在桥梁荷载试验中的应用研究

杨明

（上海同丰工程咨询有限公司，上海 200444）

以上海某桁架拱桥荷载试验为例，分析了其在设计及竣工资料遗失的情况下利用影响线加载法来评定桥梁承载能力的过程。结果表明，利用影响线加载法测试桥梁影响后，结合理论计算模型分析可以评定桥梁的承载能力，为今后此类旧桥评定奠定了研究基础。

影响线加载;荷载试验;承载能力

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.06.030

1 工程概况

上海某桥为单跨钢筋混凝土桁架拱桥（见图1），全长37.1m，净跨径为36.6m，桥面总宽4.5m。上部结构由两榀桁架拱片和微弯板组成，两榀桁架间设置横向联系，其中,上弦杆及实腹段共设置17道横梁，下弦杆设置有8道横撑及2道十字撑，拱肋为50cm×25cm矩形截面，两端桥台采用浆砌片石重力式结构，基础形式不详。

该桥设计及竣工资料均已遗失，设计荷载等级不明，该桥原通行车辆主要是进出景点的旅游大巴及小车，桥头设2t限载标志牌，禁止旅游大巴通行。为了解该桥目前的技术状况及载重等级，特进行荷载试验。

图1 现场桥梁实景照

2 加载方案

该桁架拱桥静载试验共选取3个应变测试断面和3个挠度测试断面（见图2）。

1-1断面：拱脚处断面应变；

2-2断面：3/4处断面应变和挠度；

3-3断面：跨中实腹段最大正弯矩断面应变和挠度；4-4断面：1/4处断面挠度。

图2 测试断面布置图

试验采用1辆重近200kN的两轴载重货车，先对该桥进行中载加载，纵桥向由西向东每米一个载位进行影响线加载，完成后对该桥拱脚断面、拱顶断面及四分点断面按实测最不利状态进行加载（见图3～图7）。

图3 跨中最大正弯矩纵桥向加载载位

图4 拱脚最大轴压纵桥向加载载位

图5 四分点最大挠度纵桥向加载载位

图6 偏载横向加载载位示意图

图7 中载横向加载载位示意图

3 影响线测试结果

实测应变及挠度影响线是以桥梁结构的实际状态为力学模型，通过荷载试验的方法实测得到，由它推求实际荷载下的实际效应（应变、挠度）将更符合该桥的实际受力状态，可以提高检验桥梁实际承载能力的准确度，了解桥梁实际安全度[1]。

本次影响线试验采用一辆两轴重车进行中载加载，在桥纵向每米布置一个载位，检测各测点相应的荷载效应，然后采用迭代的方法计算单位荷载作用下各测点的相应效应，并绘制成曲线。各测点（以北侧为例）应变影响线和跨中及四分点挠度影响线见以下图8～图13，图中“+”表示为拉应力（上挠度），“-”表示为压应力（下挠度），应变影响线数值单位为1με/kN，挠度影响线数值单位为1mm/kN。

图8 北侧拱肋拱顶下缘钢筋应变影响线

图9 北侧拱肋3/4处断面下缘钢筋应变影响线

图10 北侧拱肋拱脚断面混凝土应变影响线

图11 北侧拱肋拱顶断面挠度影响线

图12 北侧拱肋1/4处断面挠度应变影响线

图13 北侧拱肋3/4处断面挠度影响线

4 检算结果

对该桥主拱肋拱脚、1/4L0及拱顶断面进行应力检算，对该桥主拱圈拱顶及四分点断面进行挠度检算。

活载效应根据实测影响线按最不利状态进行加载，并计算其相应荷载效应；恒载效应采用MidasCivil2010桥梁计算软件建立实体模型计算其恒载效应，最后按容许应力法进行承载能力评定。容许应力法就是对该桥结构的已存应力按接近实际状态的结构计算模式进行计算推演，并叠加设计荷载下的实测应力，得到测点总应力，与相应的容许应力（应力限值）进行比较[2,3]。若大于材料的容许应力，则表明承载能力达不到要求，若小于或等于容许应力，则表明该桥承载能力达到要求。该桥的MIDAS计算模型如图14所示。

图14 理论计算模型

根据实测影响线按最不利状态进行加载，各断面应变及挠度在汽车-15级、汽车-10级荷载下最不利加载载位见图15（以汽车-15级为例）。

图15 各断面在汽车-15级荷载下最不利载位布置示意图

表1 各断面混凝土压应力及钢筋拉应力计算结果MPa

表2 1/4断面正负挠度和计算结果

由表1可知，该桥在汽车-15级荷载作用下，拱脚混凝土下缘总压应力大于混凝土容许压应力，在汽车-10级荷载作用下，拱脚混凝土下缘总压应力、拱顶下缘钢筋总拉应力及四分点下缘混凝土总压应力均小于容许应力值，因此，该桥仅能满足汽车-10级荷载等级的安全承载要求，且在汽车-10级荷载等级下，拱脚下缘混凝土压应力已接近混凝土容许应力值，必须及时采取加固措施。

由表2可知，该桥在汽车-10级荷载作用下，由实测影响线推求的挠度均小于规范中关于正常使用状态下的挠度允许值，刚度满足规范要求。

5 结论

从该桥的荷载试验过程可以看出，对于设计及竣工资料缺失的桥梁，利用此种影响线加载法来评定桥梁承载能力的方法是可行的。

【1】JTJ 023—85公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].

【2】刘民,龚尚龙,陈思甜,郑建文.桥梁的影响线试验[J].工程结构, 2009（9）:209-210.

【3】JTG/TJ 21—2011公路桥梁承载能力检测评定规程[S].

ApplicationResearch of Influence LineLoading Method on Bridge Load Test

YANG Ming
（Shanghai Tongfeng Engineering ConsultingCo.Ltd.,Shanghai 200444,China）

TakingtheloadtestofatrussarchbridgeinShanghaiasanexample,theprocessofevaluatingtheloadcarryingcapacityofthe bridgeisanalyzedbyusingthemethodofinfluencelineloadingmethodundertheconditionofthedesignandcompletiondataloss.Theresults showthattheloadcapacityofthebridgecanbeassessedbytheinfluenceoftheinfluencelineloadingmethod,andtheanalysisofthemodelcan beusedtoevaluatethebearingcapacityofthebridge.

Influencelineloading;loadingtest;carryingcapacity

U411

A

1007-9467（2016）06-0114-03

2015-12-16

杨明（1984～），男，山东德州人，工程师，从事桥梁工程检测研究，（电子信箱）452383211@qq.com。