内蒙古红光桥荷载试验分析

殷立辉 ，张　巍

(1. 黑龙江大学 建筑工程学院，哈尔滨 150080；2. 黑龙江省龙交工程检测加固有限公司，哈尔滨 150040)



内蒙古红光桥荷载试验分析

殷立辉1，张巍2

(1. 黑龙江大学 建筑工程学院，哈尔滨 150080；2. 黑龙江省龙交工程检测加固有限公司，哈尔滨 150040)

为了保证内蒙古红光桥运营的可靠性，对其进行了静力荷载试验。介绍了试验所采用加载车辆、试验内容及试验方法。通过对静力荷载试验结果的分析，证明红光桥处于安全状态，其强度、刚度均满足设计要求。

简支梁桥;荷载试验;加载效率;校验系数

1　工程概况

红光桥竣工于2015年，位于京加线(G111线)内蒙古自治区兴安盟境内，中心桩号为K1380+354。桥跨布置为5×13 m的简支板桥，计算跨径为12.6 m。桥梁上部结构采用先张法预应力钢筋混凝土空心板，混凝土设计强度等级为C40，预应力钢束采用9束7Φ5钢绞线。下部结构采用桩柱式桥台、桩柱式桥墩。该桥标准横断面布置为：0.5 m(防撞墙)+11.5 m(车行道)+0.5 m(防撞墙)=12.5 m。该桥的设计荷载等级为公路Ⅱ级。结构形式见图1、图2。

为检验本桥设计与施工质量，确定工程的可靠性，为竣工验收提供技术依据，为桥梁养护、维修和运营提供相关技术依据，需对该桥进行荷载试验。通过荷载试验，直接了解桥跨结构的实际工作状态，判断实际承载能力，评价其在设计使用荷载下的工作性能，建立桥梁“指纹”档案。

2　结构理论分析

根据设计图纸，采用桥梁博士V3.2建立单片简支梁模型，横向分布系数采用铰接板梁法计算，见图3、图4。

图1　桥型布置图(单位：cm)Fig.1　Bridge layout diagram (unit: cm)

图2　红光桥结构断面示意图(单位：cm)Fig.2　Schematic diagram of cross section of Hongguang bridge (unit: cm)

图3　主梁设计荷载横向分布系数Fig.3　Transverse load distribution influence lines

图4　桥梁结构单片梁有限元模型Fig.4　Bridge finite element model of single beam

试验桥跨结构重要性系数γ0=1.0，计算跨径12.6 m，设计车道数为2车道，横向折减系数1.0。通过计算得到在设计荷载作用下，桥梁跨中截面的设计弯矩值及横向分布系数设计值，见表1。

表1试验桥跨跨中截面的设计弯矩及横向分布系数(计入冲击效应)

Table 1Design moment and transverse distribution coefficient in middle cross section of bridge’s tested span (including shock effect)

主梁编号1#梁2#梁3#梁4#梁5#梁6#梁设计弯矩值/(kN·m)271216212205191184横向分布系数设计值0.3070.2450.2410.2320.2170.209基频8.04Hz

3　静载试验方案

静力荷载试验的目的在于通过荷载试验，测定控制截面的应力、变形和裂缝发展情况，并与理论计算值比较，综合判断桥梁既有工作状态和承载能力。应委托单位要求，选取1孔桥跨作为试验跨进行静力荷载试验。

3.1试验内容

根据试验桥跨各控制断面的内力、挠度影响线，确定其最不利荷载位置，然后利用满足规范要求的试验车辆进行加载，实测试验跨控制截面的位移、应力、裂缝的发展情况等。

静载试验时，采用分级加载，每种加载工况重复两次，测试主梁位移、应变最终值为两次加载的平均值。每次加载前，首先读取测试点的初值，然后按设计载位布置完加载车辆，15 min后读取加载值，读取数据后加载车辆完全退出桥梁影响范围之外，15 min后读取卸载值。

本次静载试验测试内容主要有应变测试、位移测试和裂缝观测等。

1)应变测试：试验荷载作用下，实测各测试断面的应力变化情况，采用GBY桥式应变传感器进行测试。

2)位移测试：试验荷载作用下，实测各测试断面的挠度，主梁的位移观测在桥下进行，采用高精度电子水准仪进行挠度测量。

3)裂缝观测：选取测试截面附近的主要裂缝，利用裂缝观测仪观测裂缝在试验荷载作用下的发展情况。

3.2加载原则及加载车辆

根据设计荷载作用下的活载内力及试验荷载作用下的内力，按等效荷载的原则，在控制断面上，试验荷载产生的效应应与设计荷载产生的效应等效。参照文献[1]的相关要求，试验荷载效率系数宜控制在0.95<η< 1.05。

静载试验时，采用2辆总重37 t的3轴翻斗汽车进行加载，见图5。车辆特性参数见表2。

3.3测试断面选取及测点布置

图5　加载车辆尺寸(单位: m)Fig.5　Size of loading vehicle (unit: m)

选取1孔桥跨主梁跨中截面为控制截面及测试断面(梁号依次为1#主梁～12#主梁)。挠度及应变测点具体横向布置见图6。主梁底部共布置12个挠度测点，梁底共布置12个应变测点。为了观测加载过程中的基础沉降，在试验桥跨两侧桥墩布置沉降观测点。

表2　加载车辆参数

图6　跨中测试断面布置图(cm)Fig.6　Layout diagram of tested middle cross section (unit: cm)

3.4试验工况

本次静载试验采用3种加载工况，现列出加载工况1说明评定过程[1-3]，主要检验1～5#主梁的承载能力以及1～12#主梁间横向连接的情况，具体见表3。试验桥跨的设计弯矩、加载弯矩及试验加载效率见表4，试验桥跨的跨中挠度及应变见表5、表6，车辆的加载位置见图7。

表3　试验工况及测试项目

表4　工况1加载弯矩及加载效率

表5　工况1跨中截面加载挠度理论值

表6　工况1跨中截面加载应变理论值

图7　工况1满级加载车辆布置图(单位：m)Fig.7　Layout diagram of full load vehicles of test condition 1 (unit: m)

3.5试验结果评定

本次试验测试跨中截面的挠度、应变，采用高精度电子水准仪、东华静态应变系统对目标点位进行了测试，并与理论计算结果进行了对比分析[1-6]。仅以工况1为例进行说明。

工况1各片主梁跨中截面总挠度随各级加载的测试结果见表7，工况1各片主梁跨中截面总应变随各级加载的测试结果见表8，主梁刚度、强度评定结果分别见表9、表10。

表7　工况1各片主梁跨中分级加载挠度测试结果(单位：mm)

表8　工况1各片主梁跨中分级加载应变测试结果(单位：με)

表9　主梁刚度评定结果(单位：mm)

表10　主梁强度评定结果(单位：με)

4　结　论

通过静力荷载试验，可以得出以下结论：

1)试验桥跨跨中截面弹性挠度、应变实测值与计算值基本相似，表明结构横向联系良好。

2)弹性挠度实测值小于理论计算挠度值，挠度校验系数为0.62～0.77，说明结构刚度满足规范要求。卸载后实测相对残余变形较小，最大相对残余变形为7.76%，小于规范容许值20%。表明结构处于弹性工作状态。

3)弹性应变实测值小于理论计算应变值，应变校验系数为0.52～0.67，说明结构强度满足规范要求。卸载后实测相对残余应变较小，最大相对残余应变为12.20%，小于规范容许值20%。表明结构处于弹性工作状态。

[1]JTG/J 21-2011，公路桥梁承载能力检测评定规程[S].

[2]熊茜,朱永,武林林.克拉玛依友谊大桥主跨静载试验与分析[J].江西建材，2016(2)：204.

[3]梁春林.九江市跨沙浔线立交工程主桥荷载试验[J].福建建筑，2016(1)：85-87.

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

[5]JTG D60-2004，公路桥涵设计通用规范[S].

[6]刘洪波，曹正旺，邵永松，等.变截面钢支撑滞回性能研究[J].黑龙江大学工程学报，2015，6(2)：1-6.

Analysis of loading test on Hongguang bridge in Inner Mongolia

YIN Li-Hui1，ZHANG Wei2

(1.CollegeofArchitecturalEngineering,HeilongjiangUniversity,Harbin150080,China；2.HeilongjiangProvinceLongjiaoEngineeringDetection&ReinforcementCo.Ltd.,Harbin150040,China)

In order to ensure the reliability of the operation of Hongguang bridge in Inner Mongolia，loading test on this bridge was carried out. Loading vehicle, test content and test method were introduced. By the analysis on test result, this bridge is safe and its strength and rigidity meet the design requirements.

simply-supported beam bridge;loading test;loading efficiency;testing coefficient

10.13524/j.2095-008x.2016.02.023

2016-01-31

国家自然科学基金资助项目(51008094)；黑龙江大学实验室开放基金项目

殷立辉(1981-)，男，黑龙江肇东人，讲师，硕士，研究方向：桥梁荷载试验及疲劳损伤理论,E-mail:yinlihui666@126.com。

U446.1

A

2095-008X(2016)02-0032-07