濠江大橋靜載試驗分析研究

楊遠飛 王新定 曾曉青

1 工程概況

濠江大橋為 5跨 20m先張法預應力空心板橋,橋梁寬度為17m,橋梁橫截面由 16塊預應力空心板組成。預應力空心板截面見圖 1。設計荷載為公路—Ⅱ級。為了評價該橋預制空心板梁的施工質量是否達到設計要求,對濠江大橋預制空心板梁進行了靜載試驗,以便對預制空心板梁的承載能力和使用性能作一次全面的技術評價。

2 靜載測試截面和測點布置

根據受力情況,選取空心板梁跨中截面為測試截面。跨中測試截面應力測點布置如圖 2所示。

3 設計荷載效應計算

3.1 荷載橫向分布系數計算

在計算荷載橫向分布系數時采用鉸接板法。利用橋梁計算軟件計算該橋各片空心板的荷載橫向分布系數,見表 1。

表1 荷載橫向分布系數

由表 1可知,邊板 1號梁活載分布系數最大,其次是 2號板, 所以取 1號、2號板作為靜載試驗板梁。

3.2 恒載及活載內力計算

采用橋梁計算軟件對該橋使用階段分析得到 1號板(邊板)和 2號板(中板)的設計荷載效應,見表 2。

表2 設計荷載效應 kN?m

4 試驗加載及量測

4.1 試驗加載方式

表3 加載重量及荷載試驗效率

由于施工現場的條件限制,靜載試驗采用一塊重 10.3 t的預制板以及重 0.5 t的砂袋若干作為加載重量。加載的原則是使試驗荷載作用下的跨中彎矩與預制空心板梁使用階段荷載設計值接近。這里只列出中板情況,其加載重量及荷載試驗效率見表 3。

預制空心板梁靜載試驗依照重量分 3級加載,每一級加載穩定時間不少于5min,中板加載重量見表4。

表4 中板分級加載重量 t

4.2 試驗量測

靜載試驗撓度量測采用帶測微器的高精密自動安平水準儀,應變量測采用梁體表面粘貼振弦式應變傳感器及與之配套的數據采集儀。每一級加載量測要等讀數穩定以后才能測讀。

表5 1號～2號梁各級試驗荷載作用下應變變化值 με

5 靜載試驗結果及分析

5.1 應變及撓度測試結果

由應變測試結果整理得到的各分級荷載作用下的跨中截面各測點應變結果見表 5,撓度測點結果見表 6。每次加載未觀察到肉眼能見的裂縫。

5.2 應變及撓度測試結果分析

根據測試數據,計算得到預制空心板梁截面各測點的應變校驗系數(見表 7)。表 7中理論值根據設計圖紙及加載量由計算軟件建模計算得到。由表7中數據分析可見,1號 ～2號梁跨中截面應變校驗系數最大為 0.928,撓度校驗系數最大為 0.682,其值均小于 1.0。1號～2號梁結構承載能力滿足設計要求;相對殘余變形為 0.057,其值小于 0.2,表明 1號～2號梁具有良好的彈性性能。

表6 1號～2號梁各級試驗荷載作用下撓度變化值 mm

表7 1號～2號累計應變及校驗系數

各級荷載作用下的跨中撓度實測值、撓度校驗系數及相對殘余變形見表 8。

表8 1號～2號撓度測試結果及校驗系數

6 結語

1)預制空心板梁靜載試驗的荷載效率系數η=0.922,大于規定值 0.8,說明本次靜載試驗能夠反映出預制空心板梁設計的受力與變形狀態。2)1號 ～2號空心板梁最大應變校驗系數分別為0.928,小于 1.0,并且在加載試驗過程中未發現裂縫,說明預制空心板梁的承載能力滿足設計荷載作用下的使用要求。3)1號 ～2號空心板梁最大撓度校驗系數分別為 0.682,小于 1.0,說明預制空心板梁的剛度滿足設計荷載作用下的使用要求。4)1號～2號空心板梁的相對殘余變形分別為 0.057,小于控制值 0.2,說明預制空心板梁具有良好的彈性性能。5)為提高預制空心板橋的整體受力性能,建議加強預制空心板橋橫向鉸縫和現澆混凝土橋面鋪裝層的工程質量。

[1] 胡 勇,譚冬蓮.某水電站進場公路橋梁成橋荷載試驗研究[J].山西建筑,2010,36(8):309-310.