密梁式型钢组合梁桥荷载试验研究

2023-09-21张建平刘小兵

交通科技与管理 2023年17期

张建平,刘小兵

（贵州宏信创达工程检测咨询有限公司,贵州贵阳 550014）

0 引言

长久以来，传统桥梁建设费用投入高、材料消耗高，而且环保问题较为突出，很难满足绿色公路建设发展要求。密梁式型钢组合梁桥的建设更加经济、绿色，有效减少环境影响，能源消耗大幅度地降低。该文就密梁式型钢组合梁桥在动静载试验下能否满足设计规范要求进行研究。

近年来，很多学者研究了各种桥梁在动静载试验下能否满足设计规范要求。刘永平[1]结合具体桥梁荷载试验进行计算分析，对桥梁承载能力进行评估分析。毕雨田[2]通过对某5跨连续箱梁桥进行静荷载试验，结果表明实测值和理论计算值吻合较好。付少辉[3]对高墩大跨径连续刚构桥梁荷载试验进行研究。谢栋明、王艳军[4]通过Midas 数值模拟对荷载试验的应用进行研究。Wu Chengchen[5]对空心板简支梁桥荷载试验进行了研究。姚伟、张荣、范磊[6]对桥梁成桥荷载试验与单梁荷载试验进行比较研究。

该文将根据现行规范，结合实际监测数据和有限元数值模拟分析，密梁式型钢组合梁在动静载试验下能否满足设计规范要求进行研究。选取有代表性的试验跨作为研究对象。

1 工程概况

某高速匝道桥总长698.1 m，采用跨径组合为（9×30 m+8×30 m+4×30 m）的密梁式型钢组合梁，桥面连续；桥墩采用钢管混凝土圆柱墩+预应力钢箱混凝土盖梁。

2 静载试验及有限元分析

2.1 静载试验内容

采用Midas Civil 2020对该桥第一联有限元建立模型，通过计算，选取该桥第一联第1 跨跨中最大正弯矩截面（J1）作为测试截面，采用350 kN/车的三轴试验车，分三级加载，由此计算得到荷载效率如表1 所示。

表1 静载试验效率系数

2.2 测点布置

应变测点布置在各H 型钢上，每片型钢主梁上布置2 个测点，如图1 所示。

图1 H 型钢主梁静态应变测试布置示意图（cm）

试验跨挠度测点，在每片型钢主梁中心位置横向布置8 个挠度测点，如图2 所示。

图2 H 挠度测试断面布置示意图（cm）

2.3 挠度数据分析

该桥在该加载工况下，挠度实测数据及校验系数如表2 所示。挠度分布曲线如图3~4 所示。

图3 测点挠度变化曲线

图4 F4#测点实测弹性挠度值与荷载的关系曲线

表2 工况1 挠度实测值与理论值比较

由表2 及图3~4 数据分析可知：试验荷载下，试验桥跨挠度值与荷载水平具有良好的线性关系，并且挠度值随荷载增大而增大，相对残余挠度都在20%范围以内，小于规范限制，表明该桥试验桥跨结构刚度满足设计要求。

2.4 应变数据分析

主梁的应变实测数据及校验系数如表3 所示。应变分布曲线如图5~6 所示。

图5 测点应变变化曲线

图6 4-1#测点实测弹性应变值与荷载的关系曲线

表3 工况1 应变实测值与理论值比较

由表3 及图5~6 数据分析可知：试验荷载下，应变实测值与理论计算值之间变化规律一致，并且应变值随荷载增大而增大，相对残余挠度都在20%范围以内，小于规范限制，表明该桥处于弹性工作范围内，整体工作性能良好。

3 动载试验

动载试验分别进行无障碍行车及刹车试验，无障碍行车用重约350 kN 按对称情形，以30 km/h、40 km/h、50 km/h 的速度匀速跑车使桥梁产生受迫振动，刹车试验以30 km/h、40 km/h 进行匀速跑车，在预定的截面位置进行刹车。该桥理论计算冲击系数为0.160，经数据分析计算得到实测动应变和冲击系数如表4 所示。