基于静载试验某T梁引桥的受力状态研究*

郭世迪，张 剑，刘 华，王京杭，杨 涛，王 永，赵新铭

(1.南京航空航天大学，江苏 南京 210016；2.中铁大桥(南京)桥隧诊治有限公司，江苏 南京 210031；3.中国电建市政建设集团有限公司，天津 300384)

桥梁荷载试验最基本的目的是了解桥梁结构的实际工作状态，检验桥梁结构整体的施工质量与受力性能，对桥梁结构的正常使用性能、强度、刚度、裂缝等各项指标做出全面的评价，并对桥梁结构的实际承载能力做出科学的评估，为桥梁交工验收提供重要的科学依据以及为桥梁的管养维护提供合理的建议[1-3]。桥梁荷载试验对于既有桥梁，特别是修建时间较长、已无法查找到原设计、施工和竣工资料的桥梁，通过荷载试验可以评估桥梁实际的使用性能和承载能力，为既有桥梁的继续安全使用、养护、加固、改建或限载提供科学的依据。虽然目前根据荷载试验的特点与目的衍生出一些评定桥梁承载能力的新方法，但是实践起来却不太理想[4-6]。尽管荷载试验具有耗时费力、花费巨大的人力物力以及中断交通等缺点，但无论是新桥(尤其是新结构、大跨径桥梁)的交工验收还是既有桥梁的承载能力评定，荷载试验都起着重要的、不可替代的作用。对桥梁结构承载能力最有效、最直接和最有说服力的还是桥梁荷载试验，其作用与效果亦是其他方法和手段无法替代的[7-8]。选取试验荷载类型，根据目前实际运营状况和桥梁设计荷载等级，确定试验荷载等级，同时确定加载工况、加载位置和加载步骤。根据试验荷载下所考察测点的实测值与理论值的比较，对实桥的实际工作状态进行评定，对结构的受力性能展开研究。

1 T梁资料

T梁引桥为预应力混凝土结构(见图1)，梁体混凝土强度为400级，为预应力混凝土梁。高强钢丝极限强度为1 500 MPa。公路引桥横桥向由9片T梁组成，T梁中心距为2.15 m，引桥T梁高1.8 m，上翼缘板厚度为18 cm。横桥向总宽20 m，行车道宽度为15 m，两侧人行道各宽2.5 m。制造过程中为了减少曲线部分梁体类型，梁片间不设中间横隔板，简化模板构造，仅梁端部设置横隔板。T梁跨中截面应变测点布置如图2所示，桥梁静载试验变形测点布置如图3所示。

图1 T梁引桥结构图(单位为cm)

图2 引桥T梁跨中截面应变测点布置(单位为cm)

图3 T梁引桥变形测点布置(单位为cm)

2 静载试验及分析

根据荷载技术标准为公路汽-18，采用重约300 kN的载重汽车作为试验荷载进行加载。此次调查的试验车辆参数如图4所示。跨中截面最大正弯矩偏心加载，测试截面应力和变形。测试截面的试验加载值为1 297.9 kN·m，设计计算值为1 313.3 kN·m，试验效率为0.99。T梁桥测试截面静力试验荷载效率介于0.95～1.05，满足试验规程要求。

图4 静载试验加载车辆

T梁桥跨中截面的最大正弯矩偏心加载工况如图5所示。

图5 T梁桥静载试验轮位布置图(单位为cm)

2.1 应变测试分析

T梁跨中截面偏载应变实测值见表1，其中带“*”号的为主要测点。

表1 T梁跨中截面偏载应变实测值

因此T梁在跨中最大正弯偏载作用下，除去个别数据失效或异常，梁底部的混凝土主要测点应变校验系数为0.45～0.75，均<1，表明该截面实际工作状态要好于理论状况，静力强度满足要求。

试验荷载卸除后，结构无相对残余应变或相对残余应变较小，<20%，表明结构工作状态为弹性。

2.2 挠度测试分析

T梁跨中截面偏载挠度实测值见表2，其中带“*”号的为主要测点。

表2 T梁跨中截面偏载挠度实测值

因此静力荷载作用下，桥梁跨中截面主要测点最大变形为4.41 mm(相应理论计算值为12.76 mm)，所有主要测点实测变形值均小于理论计算值。主要测点变形校验系数为0.34～0.42，均<1。卸载后，主要测点残余变形率均<20%，表明结构处于弹性工作状态。

各片T梁实测与计算的位移横向分布对比如图6所示。

图6 各片T梁实测与计算的位移横向分布对比图

由图6可知，实测荷载横向分布曲线与理论计算曲线规律基本一致，也说明了T梁的横向受力性能良好。

3 结语

以某T梁引桥为对象，设计了静载试验和数据测试系统，并对应变和挠度测试数据进行了分析。在试验过程中，T梁在跨中最大正弯偏载作用下，梁底部的混凝土主要测点应变校验系数为0.45～0.75，均<1，表明该截面实际工作状态要优于理论状况，静力强度满足要求。试验荷载卸除后，结构无相对残余应变或相对残余应变较小，<20%，表明结构工作状态为弹性。同时变形测试结果也说明了T梁结构处于弹性工作状态。本文测试分析方法可供其余相应工程分析参考。