一單片T梁荷載試驗

江文智，孟凡成

(黑龍江省吉黑高速公路北安至黑河段工程建設指揮部)

1 工程概況

該橋上部構造采用7～30 m預應力混凝土T梁，先簡支后連續，全橋共分兩聯。連接墩處設D160型伸縮縫，橋臺處設D80型伸縮縫，后臺設8m長搭板。全橋采用板式橡膠支座，橋臺及連續墩處設置GJZF滑板支座，其余橋墩墩頂設置GJZ板式橡膠支座。下部構造橋墩采用墩配樁基礎，橋臺采用樁接蓋梁橋臺，基礎采用摩擦樁。

設計荷載:公路-Ⅱ級;人群荷載:3 kPa;主梁混凝土標號為:C50。

2 檢測原理

將靜止的荷載作用于橋梁上的指定位置，以便能夠測試出結構的靜應變、靜位移以及裂縫等，從而推斷橋梁結構在荷載作用下的工作狀態和使用能力。對于橋梁結構來說，靜載往往是指以緩慢速度行駛到橋上指定荷重級別的車輛荷載。當試驗現場條件受限制時，有時也以施加荷重(如堆置鑄鐵塊、水泥、預制塊件、水箱等)或者以液壓千斤頂裝置施力等方式來模擬某一等級的車輛荷載，以達到試驗的目的。

3 加載方式

根據試驗的現場情況，本次試驗采用水泥預制塊(所堆積重量通過理論計算，水泥預制塊單塊重1.95 t)加載。通過堆積水泥預制塊在指定控制位置(通過計算得)，荷載直接作用在檢測T梁頂面。

4 儀器設備

本次荷載試驗中，應力測量儀器采用數字式鋼弦應變計進行測試，撓度測試采用位移計進行測試。本次試驗中的儀器設備均通過相應的檢定(核準)。

圖1 位移觀測

5 試驗荷載選取及試驗截面

苗田沖大橋結構內力分析計算采用Midas.civil2006有限元程序模擬完成。計算中結構尺寸參照設計圖紙，結合苗田沖大橋的結構特點及橋梁結構有限元計算的要求，該結構劃分為26個單元、27個節點，邊跨劃分為20個單元、21個節點。依據試驗內容要求，分析計算時處理情況如下:(1)計算荷載以公路-Ⅱ級為基準，人群荷載:3 kPa;(2)采用一次總算的方法進行模擬;(3)橋面鋪裝及護欄等不參與結構計算;通過活載對橋梁結構計算，然后根據荷載橫向分布系數確定邊跨邊梁梁截面的最大內力，最終確定加載方案。

圖2 應變觀測

5.1 最大內力的確定

根據有限元程序模擬計算，本跨在公路-Ⅱ級荷載作用下，橋梁的邊跨最大內力截面在距伸縮縫13.5 m處，汽車荷載產生的彎矩為3 980 kN·m，人群荷載產生的彎矩為399 kN·m。

5.2 荷載橫向分布系數的計算

邊梁的荷載橫向分布系數的采用平面桿系有限元程序進行計算。根據本橋的設計資料，計算采用剛性橫梁法計算。邊梁人群荷載和汽車荷載橫向分布系數分別為0.642、0.6111，中梁人群荷載和汽車荷載橫向分布系數分別為0.500、0.537。

5.3 加載荷載的確定

根據邊跨的最大內力計算結果、邊梁的荷載橫向分布系數及活載對邊跨沖擊影響，最終理論確定邊梁的最大內力為3 326 kN·m，邊梁實際加載的最大內力為2 977 kN·m。

根據試驗的現場情況，本次試驗在滿足荷載效率的情況下采用等效荷載法進行加載，邊梁實際影響線及荷載值布置圖如圖1，實際加載方式如圖2所示。

5.4 應變截面設置

依據上述計算，本次荷載試驗測試截面如圖所示的1/4截面、13.5 m截面和1/2截面，共3個截面作為應力測試截面。

5.5 應變測點設置

本次荷載試驗邊梁共設置了14個應變測點，在各測點上粘貼振弦式應變計，振弦式應變計的測試方向與測試截面的主要受力方向一致。

1/4截面布置:共2支，底面2支。

13.5 m截面布置:共5支，底面2支，側面3支。

1/2截面布置:共7支，底面2支，側面5支。

5.6 撓度測點設置

撓度設置點1 m處、L/4處、13.5 m處、L/2處、29 m處，共五處。

6 加載方案

本試驗加載總體分三次加載，預壓:梁頂面布置2列9排預制塊作為第一次加載，觀察結構的變化，看應力和撓度是否異常，對數據進行初略的評估，看結果是否在允許范圍。結果正常，結構處于穩定狀態時進行正式加載，梁頂面布置2列9排預制塊作為第二次加載見圖2，數據采集及觀察;結果正常，進行第三次加載。

7 試驗結果與分析

7.1 荷載效驗系數如表1

表1 荷載效驗系數

7.2 撓度測試結果及分析

在試驗荷載下，各控制截面撓度測試結果見表2。

實測撓度值與試驗荷載作用下的理論值進行比較見表3。

7.3 應力測試結果及分析

在本次荷載試驗的數據采集中，應力的采集是通過應變和彈性模量計算而得，其中主梁混凝土的彈性模量E取規范推薦值，E=3.45×104MPa，各控制截面微應變值測試結果見表4。

表2 各控制截面撓度測試結果

表3 實測撓度值與試驗荷載作用下的理論值比較

表4 試驗荷載作用下，1/2截面微應變測試結果

表5 試驗荷載作用下，13.5 m及1/2截面微應變測試結果

表6 底面實測應力與理論值比較表

7.4 結果分析

邊梁在公路-Ⅱ級荷載作用下的主控截面試驗荷載效率為0.90和0.92，基本滿足《大跨徑混凝土橋梁的試驗方法》中對基本荷載試驗規定的要求，相關荷載試驗結果可以作為評價橋梁承載力的依據。

(1)結構強度。

從應變測試數據可看出，各下緣受拉截面在正彎矩工況下，截面呈現出中性軸以上受壓、以下受拉的受力狀態。

應力校驗系數在0.33～0.68之間;處于正常校驗系數范圍內，說明邊梁具有一定的強度儲備。

(2)結構剛度。

撓度校驗系數在0.58～0.61之間，說明邊梁的剛度滿足設計要求，并且具有一定的安全儲備。

(3)結構抗裂性。

荷載試驗過程中和結束后，未發現裂縫，說明邊梁抗裂性滿足要求。

8 結論

靜載試驗表明該邊梁在公路-Ⅱ級荷載作用下承載力滿足設計要求。

［1］ 公路橋涵設計通用規范(JTG D60-2004).

［2］ 公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范(JTG D62-2004).

［3］ 大跨徑混凝土橋梁的試驗方法(YC-4/1982).

［4］ 交通部《公路橋梁承載能力檢測評定規程》.(送審稿)2004.

［5］ 公路舊橋承載能力鑒定方法(試行).1988.