簡支梁橋換梁后靜載試驗研究

代少敏

廣東華路交通科技有限公司（510420）

簡支梁橋換梁后靜載試驗研究

代少敏

廣東華路交通科技有限公司（510420）

通過對采用換梁方式進行維修后的某小橋進行靜載試驗，評價橋梁承載能力及維修加固效果?；趯崪y撓度計算試驗荷載作用下各梁橫向分布系數(shù)來評價橋梁橫向整體性能。通過布設監(jiān)測點，探討更換梁體與相鄰梁體的連接情況。

橋梁工程；維修加固；靜載試驗；橫向分布系數(shù)

荷載試驗是評價橋梁工作性能和承載能力的有效手段，通過對采用換梁方式進行維修后的某小橋進行靜載試驗，評價其承載能力及維修加固效果。對于多梁式簡支梁橋，梁體橫向整體性能對橋梁結(jié)構(gòu)尤為重要，通過試驗實測撓度可以計算試驗荷載作用下各梁的橫向分布系數(shù)，從而評價橋梁橫向整體性能?？紤]到橋梁進行了換梁的特殊性，試驗過程中通過布設監(jiān)測點，分析更換的梁體與相鄰梁體的連接情況。

1 工程概況

跨徑為8 m的某簡支空心板小橋,原橋共有11片空心板，由于梁體出現(xiàn)嚴重病害，維修加固時將原9#、10#兩片梁更換為現(xiàn)澆板，并更換橋面鋪裝，橋梁換梁前后的橫斷面示意圖見圖1。

圖1 橋梁橫斷面布置示意圖

為檢驗橋梁結(jié)構(gòu)的承載能力和工作性能，了解維修加固效果，為橋梁養(yǎng)護管理提供依據(jù)，特對該橋進行靜載試驗。

2 試驗方法及測點布置

2.1 試驗方法

根據(jù)該橋維修加固情況和目前的結(jié)構(gòu)受力特點，選擇該橋的試驗工況為2個，即:9#梁跨中最大正彎矩工況（工況1）;1#梁跨中最大正彎矩工況（工況2）。

靜載試驗按照荷載等效模擬的方法逐級加載，工況1和工況2均采用4臺重約350 kN的車輛，車輛布置采用偏載方式，分3級進行加載。

2.2 測點布置

撓度測點布置在每片梁跨中及兩端支座處。應變測點布置在每片梁梁底跨中位置，為監(jiān)測更換的梁體與相鄰梁體橫向連接情況，在其接縫處跨縫也布置應變監(jiān)測點。

3 試驗結(jié)果分析

3.1 橋梁總體性能評價

按照規(guī)范要求，求出工況1、工況2滿載下橋梁撓度校驗系數(shù)、應變校驗系數(shù)、相對殘余變形等指標，并與規(guī)范規(guī)定值進行比較。經(jīng)數(shù)據(jù)處理和計算分析，各項試驗指標均滿足規(guī)范的要求，各試驗曲線的變化與理論計算結(jié)果基本相符，表明該梁在力學性能上滿足設計要求。

3.2 基于實測撓度的橫向整體性能分析

通過試驗荷載作用下各梁的橫向分布系數(shù)實測值與理論值的對比，可以評價橋梁橫向整體性能。通過兩者的對比曲線，可以分辨橫向聯(lián)系存在缺陷的部位，從而為橋梁后期運營和養(yǎng)護管理提供參考。

橫向分布系數(shù)理論值計算時，先采用文獻[1]方法編程計算各梁橫向分布影響線，再按照實際布載計算得到;橫向分布系數(shù)實測值按照公式（1）[2]計算。

其中:mk、fk、Ek、Ik分別為第k片梁的橫向分布系數(shù)、實測撓度、材料彈性模量、截面慣性矩；N為加載車輛數(shù)。

試驗荷載作用下各梁荷載橫向分布系數(shù)理論值、實測值見表1所示，兩者對比圖見圖2、圖3所示。

表1 試驗荷載作用下各梁橫向分布系數(shù)對比

圖2 工況1滿載時荷載橫向分布系數(shù)對比圖

圖3 工況2滿載時荷載橫向分布系數(shù)對比圖

由表1及圖2可以看出，在兩種荷載工況滿載的荷載模式下，各梁荷載橫向分布比例系數(shù)實測值與理論計算值基本一致，橋梁橫向整體性與理論計算基本相符。

在工況1荷載模式下，9#、11#梁分配荷載比理論計算略偏大，自6#梁開始，遠離加載側(cè)梁體分配荷載比理論計算略偏小，原因可能在于6#～7#梁間橫向聯(lián)系相對偏弱，這對荷載橫向傳遞有一定的影響。在工況2荷載模式下，3#～5#梁分配荷載偏大，2#～3#梁以及5#～6#梁間實測曲線存在突變，且自6#梁開始,遠離加載側(cè)的各梁所分配荷載均偏小,說明2#～3#梁以及5#～6#梁間橫向聯(lián)系偏弱，這與外觀檢查時2#～3#梁、5#～6#梁間鉸縫病害相比其他梁間鉸縫嚴重的情況相吻合。

由以上分析可知,該橋在試驗荷載模式下，橋梁橫向整體性與理論計算基本符合，但仍未完全恢復至設計要求，個別梁間橫向聯(lián)系偏弱。

3.3 更換梁體與相鄰梁體的連接情況

試驗結(jié)果表明，在各級荷載作用下，更換梁體與左右側(cè)梁體接縫處應變監(jiān)測點實測值未出現(xiàn)明顯變化，說明更換梁體與左右側(cè)梁體橫向連接處未出現(xiàn)開裂，其整體連接性能正常。

4 結(jié)論及對策

通過靜載試驗和計算分析，表明該橋承載能力滿足設計荷載等級的要求，橋梁橫向整體性與理論計算基本相符，個別梁間橫向聯(lián)系偏弱，更換梁體與左右側(cè)梁體整體連接性能正常。

根據(jù)以上分析,并結(jié)合該橋的實際工作狀況，建議采取的養(yǎng)護措施有:

1）加強橋梁的日常養(yǎng)護和定期檢查，應特別注意更換梁體與相鄰梁體的連接情況以及橫向聯(lián)系偏弱處鉸縫病害情況。

2）鑒于缺乏該橋維修加固前的相關(guān)試驗資料，本次荷載試驗數(shù)據(jù)未能與維修加固前的狀況進行對比，建議今后可在條件允許情況下，選擇具有代表性的同類型橋梁在維修加固前后分別進行荷載試驗，以便更清楚地了解維修加固效果，為優(yōu)化和改進舊橋維修加固方法提供參考。

[1]邵旭東,程翔云,李立峰.橋梁設計與計算[M].北京:人民交通出版社,2007.

[2]代少敏.簡支梁橋?qū)崪y荷載橫向分布系數(shù)研究[J].山西建筑,2011,37(18):176-178.