两种施工方式的三跨连续箱梁桥静载试验对比分析

张占锋，郝伯瑾，李　娜 ，连祥东

(1.河南同晟置业有限公司，河南 郑州　450008；2.黄河水利科学研究院，河南 郑州　450003；3.河南黄科工程技术检测有限公司，河南 郑州　450003；4.河海大学， 江苏 南京　210098)



桥梁工程

两种施工方式的三跨连续箱梁桥静载试验对比分析

张占锋1，郝伯瑾2 ，3，李娜2，3，连祥东4

(1.河南同晟置业有限公司，河南 郑州450008；2.黄河水利科学研究院，河南 郑州450003；3.河南黄科工程技术检测有限公司，河南 郑州450003；4.河海大学， 江苏 南京210098)

摘要：通过对满堂架和挂蓝施工的跨度及截面基本相同两座三跨变截面连续桥进行静载试验，并对其静载试验和仿真结果进行了对比分析，结果表明该两类桥梁跨中挠度和反弯点的最大拉应力差别不大且与仿真结果基本吻合，而挂篮施工的桥梁跨中测试应力与仿真结果差别较大，因此不能简单的按照规程规范将跨中应力作为挂篮施工的三跨连续梁桥静载试验的主要判据。

关键词：满堂架施工；挂蓝施工；静载试验；三跨连续箱梁；仿真分析

1工程概况

桥1：3跨变截面预应力混凝土连续箱梁桥，跨径组合为50+75+50=175 m，该桥设计荷载为公路-Ⅰ级，设防地震烈度7°。箱梁采用单箱三室截面，悬臂长2.5 m，箱宽12.0 m；C50混凝土，满堂架施工。

桥2：3跨预应力混凝土连续箱梁桥，跨径组合为52+80+52=182 m。该桥设计荷载为公路-Ⅰ级，设防地震烈度7°。箱梁采用单箱双室截面，悬臂长3.0 m，箱宽12.55 m。C50混凝土，挂篮施工。

桥梁均为三跨预应力混凝土连续箱梁桥，桥型相同，桥梁跨度及横断面差别不太大，有可比性。

2试验方案

2.1控制截面的选取及仪器安装

连续桥梁主要内力控制截面为产生最大正弯矩和挠度的中跨跨中截面及产生最大负弯矩的桥墩墩顶截面。静载试验数据采集采用武汉岩海的RS-QL06E桥梁结构测试系统，传感器安装断面及个数见图1。

图1　2座桥桥传感器安装断面、位置及编号示意图

2.2等效荷载、加载效率与控制参数检算

根据与设计荷载产生相同荷载效应(相同应力和挠度)的等效原理，采用Midas软件对该2座桥进行有限元分析，桥1的设计荷载的等效荷载为6辆重为40.3 t的后6轮加载车，桥2的设计荷载的等效荷载为6辆重为38.6t的后6轮加载车。加载位置布置示意见图2。在该加载荷重下，桥1中跨正弯矩加载效率系数为1.03，支墩反弯矩的加载效率系数为1.01；桥2中跨正弯矩加载效率系数为1.03，支墩反弯矩的加载效率系数为1.01，均满足加载效率系数在0.95～1.05之间的要求。相应控制参数计算结果见表1。

本次静载试验采用对称加载的方式进行，静载试验前用2辆荷载车进行预压，静载试验分3级，工况1：①A加载车后轴在中跨跨中西3 m处，②B加载车后轴在中跨跨中东3 m处；工况2：③A、C加载车后轴在中跨跨中西3 m处，④B、D加载车后轴在中跨跨中东3 m处；工况3：⑤A、C、E加载车后轴在中跨跨中西3 m处，⑥B、D、F加载车后轴在中跨跨中东3 m处。加载车的横向间距均匀。工况三汽车荷载布置如图2所示。

表1　加载效率与控制参数分析结果表

图2　工况三试验载重汽车荷载布置示意图

3测试结果

3.1挠度

两座桥在工况三情况下各截面的挠度计算和测试结果见表2及图4，由图表可知：(1)挠度测试值均小于挠度计算值，校验系数小于1，满足规范要求。(2)桥1的计算挠度和测试挠度均值均小于桥2，但差别不大。

表2　2座桥的静载试验挠度测试结果表　mm

3.2应变

(1)中跨跨中

两座桥在工况三情况下各截面的应变计算和测试结果见表3及图5。由图表可知：应变测试值均小于应变计算值，校验系数小于1；满堂架施工的桥1的实测值和计算值差别不大，但挂篮施工的桥2实测值和有限元模拟分析计算值偏差较大，甚至严重偏离。

表3　2座桥的中跨静载试验挠度测试结果表　 με

(2)中墩墩顶截面

采用电阻应变片法对桥墩支点处箱梁截面进行应变检测，以判别在荷载试验过程中该桥梁断面变形是否为弹性变形、主应力是否超过最大限值。测试电阻应变片布置在变截面箱梁根部起始截面，采用两组450应变花进行测试，应变花分别布置在距该截面箱梁下缘20 cm和箱梁上缘(翼缘板下缘)20 cm，箱梁上缘测点为测点1，箱梁下缘测点为测点2。中墩墩顶截面应变测试结果见表4。由表4可知，两桥的反弯点应力差别不大，且在两级试验荷载作用下两座桥的截面中性轴的高度变化不大，表明桥墩截面在荷载试验过程中处于线弹性受力状态。

表4　2座桥的墩顶截面应力应变测试结果表

注：拉正压负

4结论及分析

(1)满堂架施工是先将支架全部支撑，然后再浇筑混凝土，为保证桥梁设计标高和线型与设计相吻合浇筑混凝土前对支架要进行预压，混凝土达张拉强度后，然后再根据分析结果按先后顺序统一对钢绞线张拉，再拆除满常支架，这个过程中是混凝土内应力不断调整的过程，当桥梁卸去支撑后，桥梁跨中及支墩截面的应力瞬间增大。

(2)挂篮悬臂浇筑法施工是将整个主梁分成若干段分次浇筑，并且主墩两侧的对称节段的重量和长度相等，对于三跨连续梁来说，先在两个中墩上同时进行0#段施工，然后在桥梁中间跨跨中对接，即跨中混凝土块最后浇筑，如果施工监测能将两边标高调控的基本一致，跨中块在浇筑前就不会因两边箱梁错位而将一方施压而增加桥梁的附加应力，这时中间浇筑块就基本相当于两端固接的小跨箱梁。同时，在本次桥梁静载试验中，加载车荷重轮并没有直接作用在中间浇筑块，而是以中间浇筑块为对称线布置于桥梁中跨(如图3)，不会对桥梁跨中块产生过多附加应力，中间块的受力模型如图3，由图可知，中间块的弯矩和剪力是由中间块的两端位移差(△1-△2)产生，本试验荷载基本对称布置，中间块两端相对位移差较小，所以由所加荷载对中间浇筑块产生的应力较小。

图3　中间浇筑块受力模型

总之，挂篮施工和满堂架施工是桥梁两种不同施工方式，满堂架施工的桥梁在桥梁静载试验过程中不但要考虑支墩截面拉应力和跨中最大挠度，还要充分考虑桥梁跨中应力，而挂篮施工的桥梁则不能简单地按照规范将跨中应力作为桥梁静载试验的主要判据，对该类桥梁在桥梁静载试验时必须对桥梁跨中挠度及反弯点的最大拉应力做精准测试。

参考文献：

[1]刘效尧,徐岳.桥梁[M].北京.人民交通出版杜，2011.

[2]徐君兰.大跨度桥梁施工控制[M].北京.人民交通出版杜，2000.

[3]张宇峰.朱晓文.桥梁工程试验检测技术手册[M].北京.人民交通出版杜，2008.

[4]刘自明.陈开利.桥梁工程技术手册[M].北京.人民交通出版杜，2010.

Comparison and analysis of the static load test of three span continuous box girder bridge constructed in two different ways

ZHANG Zhan-feng1，HAO Bo-jin2，3，LI Na2，3，LIAN Xiang-dong4

(1.Henan TongSheng Real Estate Co.，Ltd.，Zhenzhou，Henan 450008,China；2. Yellow River Institute of Hydraulic Research，Zhenzhou，Henan 450003,China；3. Henan Huang Ke engineering detection Co.，Ltd.，Zhenzhou,Henan 450003,China；4. Hohai University，NanJing，Jiangsu 210098,.China)

Abstract:Static load experiments are carried out in two bridges which are almost in the same sections and spans but in different constructed methods ( one is full frame construction, the other is a hanging basket construction)..through Comparing and analyzing the results of the static load tests and numerical analysis in the two bridges, we get almost the same maximum tensile stress in the inflection point and almost the same deflections in the middle span of bridges that are agreed with the simulated results among the bridges in the two different constructed ways，but the tensile stress in the middle span of the bridges by hanging basket way is greater different between the simulated results, so we can’t put the stress in the middle span as the main criterion in static load test of three spans continuous bridge in the hanging basket construction way.

Keywords:full framing construction technology；hanging basket construction technology；static load test；three span continuous box girder bridge；the simulation analysis

中图分类号：U442

文献标识码：C

文章编号：1008-3383(2016)03-0066-03

作者简介：张占锋(1979-)，男，工程师，研究方向：工程结构及建设管理。

收稿日期：2016-02-11