清水橋荷載試驗研究

王力強 劉經偉

1 概述

清水橋位于浙江省臨海市境內104國道上，主橋為3跨變截面預應力混凝土連續箱梁橋，引橋為7跨預應力混凝土簡支梁橋。橋梁于1994年建成通車。橋梁全長359.00 m，共10跨，跨徑組合為(7 ×25.00+52.00+80.00+52.00)m。橋梁寬度 15.5 m(凈14.00 m+2×0.75 m護欄)。橋梁設計荷載:汽—20級，掛—100，人群—3.5 kN/m2。橋梁通航標準:五級航道。

通過靜力荷載試驗，測定橋梁結構在靜力試驗荷載作用下控制截面的撓度與應變，并通過對試驗觀測數據和試驗現象的綜合分析，檢驗結構控制截面的撓度值和應變值等主要試驗測試指標能否符合設計及有關規范、規定的要求，從而掌握橋梁結構在試驗荷載作用下的工作性能，對橋梁結構承載能力狀況與使用條件做出總體評價[1］。

2 試驗方案

2.1 試驗內容

荷載試驗采用內力等效原則。即用等代荷載在測試截面產生的內力與標準車在測試截面產生的內力等效對加載孔進行測試[2］。

2.2 試驗荷載

本次荷載試驗以對跨中截面產生的最不利荷載組合(汽車和人群)作為試驗的控制荷載。

本次荷載試驗取主橋中跨跨中截面為測試截面，為了加載安全、防止結構意外損傷和了解結構應變和變位隨試驗荷載增加的變化關系，對橋梁荷載試驗的加載應分級進行。試驗時三級逐級加載和一次卸載，分級方法采用改變加載車的數量來實現。

2.3 加載車位及測點布置

加載車的布置見圖1，圖2。

圖1 加載車縱向布置（單位：cm）

圖2 加載車橫向布置（單位：cm）

本次荷載試驗撓度和應變測試截面:第9跨(主橋中跨)跨中截面見圖3。

圖3（主橋中跨跨中截面）撓度與應變測點布置示意圖(單位：cm)

3 試驗測試結果及分析

3.1 撓度分析

各級試驗荷載作用下實測主橋中跨跨中截面撓度值見表1，同時表1中亦列出了卸載后的相對殘余變形。

表1 實測主橋中跨跨中截面撓度值 mm

各級試驗荷載作用下各撓度測點撓度實測值與理論計算值對比曲線見圖4，滿載時撓度校驗系數見表2。

圖4 各級試驗荷載作用下主橋中跨跨中撓度線性曲線

表2 滿載時主橋中跨跨中截面撓度校驗系數

從表1中可知，卸載后相對殘余變形為3.5%，滿足《公路舊橋承載能力鑒定辦法》中規定的小于20%的要求，說明結構處于彈性工作狀態。

從圖4可以看出，在各級試驗荷載作用下各撓度測點的撓度變化線性關系良好，說明結構處于彈性工作狀態。

從圖4，表2可以看出，實測撓度值均小于理論計算撓度值，滿載時撓度校驗系數最大值為0.78，平均值為0.77，可以滿足《公路舊橋承載能力鑒定方法》小于1的規定[3］，說明主橋中跨結構剛度可以滿足試驗荷載要求。

3.2 應變分析

各級試驗荷載作用下實測主橋中跨跨中截面應變測點應變實測值見表3。

表3 應變測點實測應變值 με

從表3中可以看出，主要應變測點的相對殘余應變最大值為9.1%，均小于20%，滿足《公路舊橋承載能力鑒定方法》的規定[3］，說明結構彈性工作狀態良好。

根據各應變測點實測應變值，繪制滿載時主橋中跨跨中截面沿梁高應變分布曲線(見圖5)。

圖5 滿載時主橋中跨跨中截面沿梁高應變分布曲線

從圖5中可以看出:滿載時主橋中跨跨中截面沿梁高應變基本呈線性分布，基本符合平截面假定，說明結構在試驗荷載作用下處于彈性工作狀態。

根據應變測點實測應變值，計算主要應變測點校驗系數見表4。

表4 主要應變測點校驗系數 με

從表4中可以看出:主要應變測點實測值均小于理論計算值，計算相應的校驗系數最大值為0.62，平均校驗系數為0.62，小于1，滿足《公路舊橋承載能力鑒定方法》的規定[3］。

4 試驗結論

本次荷載試驗加載試驗荷載效率在0.85～1.05之間，滿足《公路舊橋承載能力鑒定方法》的規定。

滿載時實測撓度值均小于理論計算值，撓度平均校驗系數均小于1，結構剛度可以滿足試驗荷載要求。

滿載時實測應變值均小于理論計算值，應變平均校驗系數均小于1，結構抗彎強度可以滿足試驗荷載要求。

滿載時沿梁高應變基本呈線性分布，試驗荷載作用下各種線性關系良好，卸載后相對殘余變形(應變)均小于20%，試驗荷載作用下結構處于彈性工作狀態。

荷載試驗結果表明，橋梁剛度和主要控制截面抗彎強度可以滿足汽—20荷載要求。

[1]張俊平，周建賓.橋梁檢測與維修加固[M］.北京:人民交通出版社，2006.

[2]崔愛民.銀灘黃河大橋靜動載實驗研究[J］.橋梁建設，2002(5):23-25.

[3]公路舊橋承載能力鑒定方法1988(試行)[Z］.