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

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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。基于實測撓度計算試驗荷載作用下各梁橫向分布系數來評價橋梁橫向整體性能。通過布設監測點，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

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構尤為重要，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，從而評價橋梁橫向整體性能。考慮到橋梁進行了換梁的特殊性，試驗過程中通過布設監測點，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，由于梁體出現嚴重病害，維修加固時將原9#、10#兩片梁更換為現澆板，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

為檢驗橋梁結構的承載能力和工作性能，了解維修加固效果，為橋梁養護管理提供依據，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

根據該橋維修加固情況和目前的結構受力特點，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測點。

3 試驗結果分析

3.1 橋梁總體性能評價

按照規范要求，求出工況1、工況2滿載下橋梁撓度校驗系數、應變校驗系數、相對殘余變形等指標，并與規范規定值進行比較。經數據處理和計算分析，各項試驗指標均滿足規范的要求，各試驗曲線的變化與理論計算結果基本相符，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，可以分辨橫向聯系存在缺陷的部位，從而為橋梁后期運營和養護管理提供參考。

橫向分布系數理論值計算時，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、實測撓度、材料彈性模量、截面慣性矩；N為加載車輛數。

試驗荷載作用下各梁荷載橫向分布系數理論值、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對比

圖2 工況1滿載時荷載橫向分布系數對比圖

圖3 工況2滿載時荷載橫向分布系數對比圖

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，個別梁間橫向聯系偏弱。

3.3 更換梁體與相鄰梁體的連接情況

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

4 結論及對策

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，個別梁間橫向聯系偏弱，更換梁體與左右側梁體整體連接性能正常。

根據以上分析,并結合該橋的實際工作狀況，建議采取的養護措施有:

1）加強橋梁的日常養護和定期檢查，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試驗資料，本次荷載試驗數據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.簡支梁橋實測荷載橫向分布系數研究[J].山西建筑,2011,37(18):176-178.