高架桥全桥静载试验分析

桂奇琦,李 雪

(江西省公路工程监理有限公司，江西 南昌 330013)

桥梁结构静载试验作为荷载试验的主要内容，是直接测试桥梁工作性能的一种手段，是评估桥梁结构承载能力以及成桥质量最为成熟的一种方法。试验中采用等效荷载，得到桥梁结构控制截面的应力、应变、挠度以及变形等参数，通过与理论设计值对比，判断桥梁的实际工作状态以及受力性能(包括桥梁结构的刚度、强度、整体受力性能和抗裂性能等)，从而为竣工验收提供依据。

1 工程概况

高架桥位于兴国县城境内，跨径组成为18×30 m，全长547 m。主梁横断面为预应力混凝土连续箱梁桥，上部构造采用单箱双室等高截面C50预应力混凝土连续梁结构。桥梁宽度：2.5 m(人行道)+2.0 m(非机动车道)+8.0 m(车行道)+2.0 m(非机动车道)+2.5 m(人行道)，全宽17 m，设计荷载为公路-II级，全桥设有4道160型伸缩缝。

2 静载试验

高架桥上部构造采用18跨30 m单箱双室等高截面C50预应力混凝土连续梁结构(分为三联)。根据桥梁结构的受力特点及现场实际情况，根据满足检测要求利于现场试验的原则，选取桥梁上部第1跨～第2跨进行静力荷载试验。依据连续梁桥的结构受力性能、受力特点，选择下列项目作为试验主要测试项目：(1)试验跨跨内截面最大正弯矩、最大挠度工况；(2)试验跨内支座最大负弯矩工况。本次试验测试部位：(1)应力(应变)：中跨、边跨主梁最大正弯矩和支座最大负弯矩—截面下缘混凝土拉应力(应变)；(2)挠度(变形)：中跨、边跨主梁测试断面处挠度，梁端支座处挠度(跨中最大挠度修正)。

本次静载试验采用等效加载的方式，通过在影响线最不利位置布载，把控制截面在试验荷载下的最大内力值，与控制截面在设计荷载下的理论内力值的比值，作为静载试验效率。根据《大跨径混凝土桥梁的试验方法》3.2，本桥静载试验是基本荷载试验，试验效率介于0.8～1.05之间。

2.1 试验工况、试验截面布置

观测对象选为第1跨～第2跨，图1中所示。测试共设6个工况：

工况1：边跨主梁最大正弯矩、最大挠度偏载；

工况2：边跨主梁最大正弯矩、最大挠度对称加载；

工况3：中跨主梁最大正弯矩、最大挠度偏载；

工况4：中跨主梁最大正弯矩、最大挠度对称加载；

工况5：支座处负弯矩偏载；

工况6：支座处负弯矩对称加载；

依据前述测试工况及内容，安排测试截面如图1所示。图中A-A、B-B、C-C截面为主要测试断面，分别测试边跨、中跨跨内最大正弯矩(挠度)、最大负弯矩。

在主梁的控制截面梁底及侧面粘贴应变及挠度测试元件，支座处断面布设挠度计，仅作为计算跨中最大挠度时修正用。

图1 高架桥控制截面示意图(单位：m)

2.3 试验效率

根据试验现场的具体情况，此次试验选择后八轮载重车作为加载车辆模拟公路-II级的加载情况。各控制截面的试验加载控制值、试验效率见表1，各个加载截面的荷载分级见表2。后八轮载重车的技术参数见表3。

表1 汽车荷载作用下控制截面内力(挠度)及加载效率

表2 加载车辆分级及相应加卸载吨位情况表

表3 试验车辆技术参数

3 静载试验数据

3.1 试验数据整理

图2 工况1理论应变-实测应变及效验系数曲线图

图3 工况1理论位移-实测位移及效验系数曲线图

图4 工况2理论应变-实测应变及效验系数曲线图

图5 工况2理论位移-实测位移及效验系数曲线图

图6 工况3理论应变-实测应变及效验系数曲线图

图7 工况3理论位移-实测位移及效验系数曲线图

图8 工况4理论应变-实测应变及效验系数曲线图

图9 工况4理论位移-实测位移及效验系数曲线图

图10 工况5理论应变-实测应变及效验系数曲线图

图11 工况6理论应变-实测应变及效验系数曲线图

3.2 试验数据分析

从图2～图11可以得出以下结论：

(1)各个控制截面的试验数据校验系数全部符合满足《大跨径混凝土桥梁的试验方法》第3.19.2条之规定，表明桥梁结构的控制截面实际强度满足设计要求；

(2)各个控制截面的应变、位移均比理论值要小，表明桥梁实际强度、刚度均比设计值大。

4 静载试验结论

(1)桥梁试验跨的主梁(采用30 m单箱双室等高截面C50预应力混凝土连续梁)满足公路-II级的荷载使用要求；

(2)桥梁的实际强度以及刚度都满足设计和规范的要求。