预应力混凝土连续箱梁桥静载试验研究

曹宇鹏 万义保

（江西省交通建设工程有限公司 江西南昌 330008）

1 试验对象

某大桥为30m预应力混凝土连续箱梁桥，上部结构形式为3×30+2×30+60+（18+2×24+18）+（18+2×24+18）+（18+24+18），跨径组合为预应力混凝土现浇连续箱梁+钢箱梁+预应力混凝土现浇连续箱梁，本次试验跨为边跨及次边跨，合计3个截面。

该桥为30m预应力混凝土连续箱梁桥，公路等级为双向四车道高速公路，设计时速80km/h，公路－Ⅰ级汽车载荷。桥梁全宽（单幅桥面净宽9.5m）10.5m，其中0.5m防撞护栏+9.5行车道+0.5m防撞护栏，设计洪水频率1/100。其断面图和立面图分别如图1所示。

图1 30m现浇箱梁桥断面图（单位：cm）

现浇箱梁及桥面现浇层为C50混凝土，材料计算参数按规范取值。抗压弹性模量 Eh=3.45×104MPa，容重 γ=26kN/m3，抗压设计强度22.4MPa，线膨胀系数a=0.00001，抗拉设计强度1.83MPa。预应力筋公称直径15.2mm，弹性模量为1.95×105MPa，松弛率取3.5%。根据《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60－2004）规定计算冲击系数，基频采用有限元计算结果：f=4.18，μ=0.234。

2 试验断面及测点布置

2.1 试验断面选择

对该30m预应力混凝土连续箱梁桥建立MIDAS模型，计算各跨内力值，按荷载试验最不利原则，选择荷载试验跨。计算时考虑了汽车冲击效应。共建立92个单元，93个节点分析了在不同工况下边跨、次边跨、次边跨跨中的最大正弯矩、负弯矩及挠度，其结果如表1所示。

表1 不同工况的测试结果

选择其中一联的边跨（第1跨）和次边跨（第2跨）为测试跨，共选择3个控制截面作为测试截面。截面位置具体布置在边跨最大正弯矩截面（J1测试截面，x=13.0m），距1#墩支点中心线1.5m（边跨侧）截面（J2测试截面，x=28.5m）以及次边跨跨中截面（J3测试截面，x=45.0m）。主要测试边跨和次边跨最大弯矩截面在最不利活载作用下产生最大正弯矩效应、内支点附近的最大负弯矩效应。

2.2 测点布置

本次试验主要布置有挠度测点、沉降测点、应变测点及裂缝观测点。

在箱梁对应的桥面上各布置一个挠度测点，采用精密水准仪进行测量。0#台、1#墩、2#墩支点截面：在箱梁对应的桥面上各布置1个支点沉降测点，采用精密水准仪进行测量。

对于测试截面，在底面布置5个应变测点；侧面沿梁高布置各3个测点；共计11个测点。

3 试验分析

依据设计资料，通过计算分析，各加载工况的荷载布置如表2和图2～4所示。

表2 各工况控制截面测点应变计算值

图2 工况1、工况4加载车纵向布置图（单位：cm）

图3 工况2、工况5加载车纵向布置图（单位：cm）

图4 工况3、工况6加载车纵向布置图（单位：cm）

成桥状态，在试验汽车活载作用下，各工况控制截面测点应变和挠度试验计算值见表3。

表3 各工况控制截面测点应变计算值

4 结论

文章以某30m预应力混凝土连续箱梁桥试验对象。将有限元法与静载试验相结合，检验了桥梁的施工质量和结构强度、刚度，并计算了桥梁控制截面和动力特性。建立了MIDAS模型，根据不同工况的计算结果，选择了3个控制截面作为测试截面。并在该桥上布置了挠度测点、沉降测点、应变测点及裂缝观测点。最后，开展了该桥在不同工况下的加载试验。试验结果表明了该桥梁控制截面应力与设计要求相符，并表明桥梁结构使用性能满足正常使用。