公路橋梁成橋靜載試驗車輛加載計算方法

李曉勇

摘要：成橋靜載試驗是檢驗橋梁健康狀況及承載能力的一種有效方法，目前的成橋荷載試驗加載絕大多說采用載重汽車加載的方式。本文以介紹了在現行規范貴定的設計荷載作用下，不同寬度、不同跨徑橋梁的加載計算方法及加載重量比較。

關鍵詞：靜載試驗；加載計算；比較

1.概述

成橋靜載試驗是通過在橋梁的指定部位加載指定大小的力，通過測量在該指定大小的力的作用下橋梁測量部位的應力、撓度、轉角等截面效應，并將測得的截面效應與理論計算效應進行比較來判定橋梁健康狀況及承載能力的一種方法。經過大量的實踐證明，橋梁靜載試驗法在判定橋梁的健康狀況、橋梁的承載能力、檢驗橋梁的施工質量方面是一種準確的、可靠的試驗方法，目前在我國已經得到了普及。

目前橋梁成橋靜載試驗的加載通常是通過載重汽車來進行加載，也有情況特殊的橋梁通過堆載重物的方法進行加載。目前我國現行的公路及城市橋梁設計荷載標準為公路Ⅰ級、公路Ⅱ級[1]。

2.相同跨徑、不同寬度的橋梁靜載試驗加載重量計算及比較

本節以分別以雙向兩車道、雙向4車道的20米跨徑空心板橋梁為例，結構形式均為簡支，空心板之間為鉸縫連接。

假定設計荷載為公路Ⅰ級，雙向兩車道，均為城市橋梁。雙向兩車道橋梁橫斷面、跨徑布置及車道布置如下圖所示：

圖2.1 雙向兩車道橋梁橫斷面圖

根據相關規范，兩車道城市橋梁車輛荷載橫向折減系數為1，即不進行折減。

用Midas Civil2006對其進行計算分析，選用公路Ⅰ級荷載中的車道荷載，以3、5、7、8#梁為試驗控制對象，重點關注其跨中斷面。

在公路Ⅰ級荷載、兩輛40t單橋加載車（前軸重為5.5t，軸距為3.8m，輪距為1.8m，后軸重為34.5t），按照影響線的加載方式（公路Ⅰ級荷載充分考慮活載沖擊系數，加載車作為靜荷載，不考慮沖擊系數），上述四片梁的跨中理論計算彎矩如下表所列：

即該橋選用單輛車重為40t的單橋加載車時，能滿足加載效率大于0.85，小于1.05的要求。

當該橋跨度、梁截面等均不變，但車道變為雙向4車道，單跨共計16片梁時，繼續以3、5、7、8#梁為試驗控制對象。采用相同的計算及加載方法。

圖2.2 雙向四車道橋梁橫斷面圖

公路Ⅰ級荷載、四輛30t單橋加載車（前軸重為5.5t，軸距為3.8m，輪距為1.8m，后軸重為24.5t），作用效應值（公路Ⅰ級荷載充分考慮活載沖擊系數，加載車作為靜荷載，不考慮沖擊系數），上述四片梁的跨中理論計算彎矩如下表所列：

即該橋選用單輛車重為30t的單橋加載車時，能滿足加載效率大于0.85，小于1.05的要求。

3.不同跨徑、相同寬度的橋梁靜載試驗加載重量計算及比較

本節以分別以20、40米跨徑空心板橋梁為例，結構形式均為簡支，均為兩車道。

假定設計荷載為公路Ⅰ級雙向兩車道橋梁橫斷面、跨徑布置及車道布置如圖2.1所示。跨徑為20米時，計算結果如表2-1所示。此時，需兩輛60t單橋車進行加載。

即該橋選用單輛車重為60t的單橋加載車時，能滿足加載效率大于0.85，小于1.05的要求。

4.總結

根據前述計算結果，20m跨徑兩車道、20米跨徑4車道、40米跨徑兩車道的簡支空心板橋在進行靜載試驗時，需要的車輛重量（車輛軸距、輪距及前軸重量均相同，且均按單排車加載）如下表所示：

由上述計算結果可以看出，雖然橋梁的設計荷載等級均為公路Ⅰ級，但在靜載試驗時，為達到規范規定的試驗效率系數值，所需的單車加載車重量有很大的區別。

本文僅以簡支空心板橋梁為例進行說明。實際的橋梁種類繁多，受力特點不盡相同，所以，在進行靜載試驗計算時，計算者應考慮橋梁的結構受力特點，同時綜合考慮車道的橫向折減、縱向折減對主梁內力的影響，并對公路Ⅰ級荷載、公路Ⅱ級荷載按跨徑大小進行插值處理，使試驗控制斷面的試驗效率系數達到規范要求。

參考文獻：

[1]公路橋涵設計通用規范[M].北京：人民交通出版社，2004. 23～24.

[2]公路橋涵設計通用規范[M].北京：人民交通出版社，2004. 25～26.