鋼桁腹橋梁成橋荷載試驗方案設計

汪宜軍 張建東

(1.江蘇省交通運輸廳工程質量監督局，江蘇南京 210001;2.江蘇省交通科學研究院股份有限公司，江蘇南京 211112)

鋼桁腹預應力混凝土組合梁橋是一種新型組合結構橋梁，它用鋼腹桿代替混凝土腹板，形成由混凝土頂、底板和鋼腹桿共同受力的結構體系［1］。為了確保橋梁成橋后的正常運營，需要通過橋梁現場荷載試驗，對橋梁結構的工作狀態進行直接測量以驗證橋梁的實際承載能力［2］。本文通過對某鋼桁腹組合梁橋進行靜載試驗方案研究，制定出適合該種橋型的試驗方案，為我國同類橋梁建設和成橋荷載試驗積累技術經驗。

1 工程概況

某鋼桁腹組合梁橋上部結構為兩跨鋼桁腹預應力混凝土組合箱梁，跨徑布置為2×35 m。主梁采用單箱單室截面，箱梁頂寬8.5 m，底寬 4.8 m;箱梁梁高1.8 m;箱梁翼緣長 1.85 m，端部厚度為20 cm，根部腹板中心處厚度為55 cm。橋梁布置如圖1所示。

圖1 橋梁布置圖（單位：mm）

2 靜載試驗方案設計

針對該種橋梁獨特的特點，設計出一個能夠反映其關鍵性能的成橋荷載試驗方案并實施，用以驗證該橋是否能夠滿足相關規范的要求。

2.1 加載車的選取

成橋試驗采用4輛22 t加載車進行等效加載，車型如圖2所示，加載車輛橫向布置如圖3所示。

圖2 加載車型圖（單位：cm）

圖3 加載車橫向布置圖（單位：mm）

2.2 控制斷面的選取

選取6個控制截面，對控制截面的應力，撓度以及頂底板的剪力滯效應進行分析，測試截面位置如圖4所示。其中應力測試位置為1—1截面、2—2截面、5—5截面，撓度測試截面為2—2截面、3—3截面、6—6截面。應力測點位置見圖5。

圖4 測試截面位置示意圖

2.3 測試工況

為了全面考察該橋受力狀況，共設置了5種測試工況，分別針對橋梁在不同受力情況下的性能進行研究。

1)工況1。測試目的為:測試端支點附近鋼腹桿受力情況。加載車輛布置如圖6所示。

2)工況2。測試目的為:測試跨中附近承受最大正彎矩情況下，橋梁整體受力情況。加載車輛布置如圖7所示。

3)工況3。測試目的為:測試體外索轉向塊處在承受最不利荷載情況下的受力行為。加載車輛布置如圖8所示。

4)工況4。測試目的為:測試承受最大拉力和壓力的鋼腹桿受力情況。加載車輛布置如圖9所示。

5)工況5。測試目的為:測試中支點附近承受最大負彎矩情況下，橋梁受力情況。加載車輛布置如圖10所示。

圖5 應力測點布置圖（單位：mm）

圖7 加載車輛布置圖（二）（單位：m）

3 動載試驗方案設計

動載試驗主要測定橋梁在動力荷載作用下的受迫振動，包括動力增大系數和動態響應等動力參數。

3.1 行車試驗

試驗時以1輛標準車(重30 t的載重汽車)分別以車速為10 km/h，20 km/h，30 km/h，40 km/h 勻速通過橋跨結構，由于在行駛過程中對橋面產生沖擊作用，從而使橋梁結構產生振動。通過動力測試系統測定測試截面處的動應變時間歷程曲線，以測得在行車條件下的振幅響應及沖擊系數。

圖8 加載車輛布置圖（三）（單位：m）

圖9 加載車輛布置圖（四）（單位：m）

圖10 加載車輛布置圖（五）（單位：m）

3.2 剎車試驗

試驗時，讓1輛標準車分別以10 km/h和20 km/h的速度勻速行駛至測試截面處(跨中位置)時實施緊急剎車，使其產生較大的制動力并對橋梁形成一定的沖擊作用，測定跨中測點的振幅響應及沖擊系數。

3.3 跳車試驗

在橋梁測試截面處(跨中位置)橋面設置高度為4 cm的障礙物，模擬橋面鋪裝的局部不平整或損傷狀態。試驗時，讓1輛載重汽車分別以10 km/h和20 km/h的速度勻速通過橋跨結構，在跨越障礙時對橋梁形成沖擊作用，激起橋梁較大的豎向振動，測定此時橋梁在橋面不良狀態時運行車輛荷載作用下的動態響應。

4 結語

鋼桁腹組合梁橋是一種新型結構橋梁，具有獨特的構造和受力形式，本文針對這種橋梁的成橋荷載試驗進行了設計，提出了靜載和動載試驗方案，對該種橋梁的成橋性能試驗具有一定的指導意義。

［1］劉玉擎.組合結構橋梁［M］.北京:人民交通出版社，2005.

［2］崔國宏，沈東強，高 麗，等.新保安大橋成橋靜動載試驗研究［J］.鐵道建筑，2007(8):5-7.