上承式空腹式板拱结构桥梁荷载试验

李 征，李贵祥，陈 克

1.北京九通衢检测技术股份有限公司，北京 100166

2.北京特希达交通基础设施顾问有限公司，北京 100166

公路桥梁通车运营后，由于工程本身存在质量缺陷，加之车辆荷载的反复作用，以及受降水等自然因素的影响，桥梁结构可能会出现裂缝、承载力下降等质量问题，最终影响公路桥梁运营。通过荷载试验检测，能及时掌握桥梁结构存在的质量缺陷，判定公路桥梁整体受力和局部受力是否符合标准。通过荷载试验检测后，如果发现结构存在质量缺陷，能够有针对性地制订养护维修方案，提高养护维修水平。

为及时掌握桥梁结构存在的质量缺陷，需对存在重载交通情况的桥梁进行荷载试验，此次荷载试验桥梁为上承式空腹式板拱结构，于1996年建成通车，主跨跨径为108m，桥面全宽9.5m。

1 桥梁荷载试验测试结果

综合考虑静载试验效率、控制断面的设计弯矩值及加载车辆的来源等因素，此次等效荷载拟采用4辆重510kN的四轴重载汽车替代。

此次控制断面应变采用表面安装数码静态应变传感器测试获得；挠度采用激光位移传感器测量。

在不同工况各级试验荷载作用下，桥梁不同截面各应变、挠度测点数据整理分析如图1、图2所示。

图1 工况一各级试验荷载作用下A-A截面Y-A-4#测点应变测试结果

图2 工况一各级试验荷载作用下A-A截面W-A-1#测点挠度测试结果

2 桥梁结构承载能力检算结果

主跨结构承载能力检算结果如表1所示。

表1 主跨结构承载能力检算结果

根据《公路桥梁承载能力检测评定规程》（JTG/T J21—2011），当出现下列情况之一时，应判定桥梁承载能力不满足要求：（1）主要测点静力荷载试验校验系数大于1；（2）主要测点相对残余变位或相对残余应变超过20%；（3）试验荷载作用下裂缝扩展宽度超过规范限值，且卸载后裂缝闭合宽度小于扩展宽度的2/3；（4）在试验荷载作用下，桥梁基础发生不稳定沉降变位。

由表1可知，桥梁主跨主要测点结构校验系数均小于1，主要测点相对残余变位或相对残余应变均小于20%，在各试验荷载工况作用下，主拱圈未发现有裂缝产生，桥梁基础未发生不稳定沉降变位，表明桥梁主跨承载能力满足公路-Ⅰ级荷载等级使用要求，但最大校验系数已超过0.9，结构安全储备较低。

经过承载能力检算，桥梁主跨实际承载能力满足《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60—2015）规范公路-Ⅰ级荷载的使用要求。

3 测试及检算结果分析

（1）各静载试验工况加载效率系数为0.99～1.03，满足《公路桥梁承载能力检测评定规程》（JTG/T J21—2011）中的相关规定。

（2）各工况分级加载过程中，控制截面主要控制测点的应变和挠度实测值保持线性增长，线性关系良好，且均小于计算值。

（3）工况一至工况五满载时，主要控制截面实测应变与挠度均小于计算值，工况一满载时，拱顶截面实测中性轴高度与计算值基本一致，应变沿高度分布线性良好。

（4）各工况主要控制截面挠度及应变测点校验系数最大值为0.94，校验系数均小于1，表明试验孔正截面结构强度及刚度满足公路-Ⅰ级荷载等级使用要求，但校验系数已大于0.9，结构安全储备较低。

（5）各工况主要控制截面挠度及应变测点相对残余变位最大值为10.49%，小于20%，主跨处于弹性工作状态。

（6）在各试验荷载工况作用下，主拱圈未发现有裂缝产生。

4 结束语

主跨实际承载能力满足公路-Ⅰ级荷载的使用要求，但是桥梁挠度校验系数达到了0.94，结构安全储备较低，若利用旧桥改造，建议采取适当加固措施，提高桥梁结构安全储备，确保桥梁结构安全。此外，建议设计单位应充分考虑现状桥梁结构形式、材质、病害情况、桥梁改建成本、后期运营成本等因素，综合各方意见，确定桥梁改造提升建设方案。