圆弧形人行天桥荷载试验研究

(重庆交通大学 重庆 400060)

桥梁静力荷载试验，主要是通过测量桥梁结构在静力试验荷载作用下的变形和内力，用以确定桥梁结构的实际工作状态与设计期望值是否相符。它是检验桥梁结构实际工作性能，如结构的强度、刚度等的最直接和最有效的手段和方法。

一、工程概况

某人行天桥平面采用圆弧形结构跨越道路,跨径布置为18+19+34.5+22.86m。结构为圆弧形钢箱梁结构，其桥面净宽3.5m，梯道净宽2.0m，净高≥5.0m。设置0.5%的纵坡和双向1.0%的横坡。设计荷载：人群荷载W=4.3kPa。

二、有限元模型

在计算参数确定的基础上，采用有限元分析软件Midas/Civi对某人行天桥进行计算分析。本次建模时主梁采用梁单元模拟，主梁采用单梁方式，计算正常运营工况时人群荷载对结构控制截面产生的最不利内力力，并按此内力值进行等效加载。主桥共建立110个节点，93个单元。模型建立过程中，其结构构件、荷载等计算参数与设计资料一致。考虑到桥梁结构复杂，在处理试验结果数据时建立板单元模型得出理论计算值，与试验实测值进行比较。

图1 某人行天桥梁单元模型图

三、桥梁静力荷载试验

(一)静载试验测点布置

共有A-C3个截面，布置如图所示

图2 主桥加载控制截面布置图(单位：cm)

每个断面布置腹板和底板处9个应变测点，采用表面粘贴应变电阻应变片。每个断面布置3个挠度观测点，采用电子水准仪观测。

图3 A～C截面应变测点布置

(二)加载荷载工况及荷载试验效率

就某一加载试验项目而言，其所需加载水袋的数量及装水高度，将根据设计标准活荷载产生的该加载试验项目对应的控制截面内力或变位等的最不利效应值，宜按下式所确定的原则等效换算。

试验荷载由4个100*300*500cm的水袋组成，荷载试验前对水袋进行编号，在加载过程中准确测量加载水量的高度。

工况T1:控制荷载为A截面最大正弯矩中载，理论计算值1260，试验计算值1217.6，荷载效率为0.97.工况T2:控制荷载为B截面最大正弯矩中载，理论计算值769.7，试验计算值757.1，荷载效率为0.98.工况T3:控制荷载为C截面最大负弯矩中载，理论计算值-1412.3，试验计算值-1423.7，荷载效率为1.00。

(三)工况试验水袋布置

1.工况1在第三跨布置水袋，沿A截面对称布载。工况2在第四跨布置水袋，沿B截面对称布载。工况3在第三跨，第四跨同时布置水袋。

图4 工况1A截面最大正弯矩中载加载水袋布置图

(四)试验结果及分析

表分别为控制截面A-A、B-B挠度测点在试验工况Ⅰ～Ⅱ作用下的测试结果与理论计算结果的比较。表中“+”表示挠度方向竖直向下，“-”表示挠度方向竖直向上。

表1 控制截面A-A在试验工况Ⅰ挠度测点实测值与理论值比较(单位：mm)

试验工况Ⅰ的结果表明，控制截面A-A测点的挠度校验系数小于1.0，即实测值小于理论值，主要测点的校验系数在0.57～0.63之间；试验工况Ⅱ的结果表明，测试截面B-B测点的挠度校验系数小于1.0，即实测值小于理论值，主要测点的校验系数在0.47～0.61之间。

下表为控制截面A-A、B-B、C-C处应变测点在试验工况Ⅰ～Ⅲ作用下的应变测试结果与理论计算结果的比较。

表2 控制截面A-A在试验工况Ⅰ下应变测点实测值与理论值比较(单位：με)

表3 控制截面B-B在试验工况Ⅱ下应变测点实测值与理论值比较(单位：με)

试验工况Ⅰ的结果表明，控制截面A-A测点的混凝土应变校验系数小于1.0，即实测值小于理论值，测点的校验系数在0.62～0.96之间；试验工况Ⅱ的结果表明，控制截面B-B测点的混凝土应变校验系数小于1.0，即实测值小于理论值，测点的校验系数在0.62～0.92之间；试验工况Ⅲ的结果表明，控制截面C-C测点的混凝土应变校验系数小于1.0，即实测值小于理论值，测点的校验系数在0.38～0.89之间。

四、结论

由试验工况的结果表明，桥跨主梁的最大实测挠度小于规范规定的控制值L/600(57.5mm)，说明桥梁主梁刚度满足规范对结构设计挠度限值的要求。另外还可以看出，试验荷载卸载后的箱梁挠度控制测点的相对残余变形均小于规范规定的20%，说明桥跨箱梁的弹性恢复能力较好。应变结果表明主梁的强度具有一定的富余。此外，试验荷载卸载后的主梁应变测点的相对残余应变均小于规范规定的20%，说明主梁的弹性恢复力满足要求。且加载前后，均未出现裂缝，可得出该人行天桥承载能力满足设计要求。