影響線加載法在橋梁荷載試驗中的應用研究

楊明

（上海同豐工程咨詢有限公司，上海 200444）

影響線加載法在橋梁荷載試驗中的應用研究

楊明

（上海同豐工程咨詢有限公司，上海 200444）

以上海某桁架拱橋荷載試驗為例，分析了其在設計及竣工資料遺失的情況下利用影響線加載法來評定橋梁承載能力的過程。結果表明，利用影響線加載法測試橋梁影響后，結合理論計算模型分析可以評定橋梁的承載能力，為今后此類舊橋評定奠定了研究基礎。

影響線加載;荷載試驗;承載能力

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.06.030

1 工程概況

上海某橋為單跨鋼筋混凝土桁架拱橋（見圖1），全長37.1m，凈跨徑為36.6m，橋面總寬4.5m。上部結構由兩榀桁架拱片和微彎板組成，兩榀桁架間設置橫向聯系，其中,上弦桿及實腹段共設置17道橫梁，下弦桿設置有8道橫撐及2道十字撐，拱肋為50cm×25cm矩形截面，兩端橋臺采用漿砌片石重力式結構，基礎形式不詳。

該橋設計及竣工資料均已遺失，設計荷載等級不明，該橋原通行車輛主要是進出景點的旅游大巴及小車，橋頭設2t限載標志牌，禁止旅游大巴通行。為了解該橋目前的技術狀況及載重等級，特進行荷載試驗。

圖1 現場橋梁實景照

2 加載方案

該桁架拱橋靜載試驗共選取3個應變測試斷面和3個撓度測試斷面（見圖2）。

1-1斷面：拱腳處斷面應變；

2-2斷面：3/4處斷面應變和撓度；

3-3斷面：跨中實腹段最大正彎矩斷面應變和撓度；4-4斷面：1/4處斷面撓度。

圖2 測試斷面布置圖

試驗采用1輛重近200kN的兩軸載重貨車，先對該橋進行中載加載，縱橋向由西向東每米一個載位進行影響線加載，完成后對該橋拱腳斷面、拱頂斷面及四分點斷面按實測最不利狀態進行加載（見圖3～圖7）。

圖3 跨中最大正彎矩縱橋向加載載位

圖4 拱腳最大軸壓縱橋向加載載位

圖5 四分點最大撓度縱橋向加載載位

圖6 偏載橫向加載載位示意圖

圖7 中載橫向加載載位示意圖

3 影響線測試結果

實測應變及撓度影響線是以橋梁結構的實際狀態為力學模型，通過荷載試驗的方法實測得到，由它推求實際荷載下的實際效應（應變、撓度）將更符合該橋的實際受力狀態，可以提高檢驗橋梁實際承載能力的準確度，了解橋梁實際安全度[1]。

本次影響線試驗采用一輛兩軸重車進行中載加載，在橋縱向每米布置一個載位，檢測各測點相應的荷載效應，然后采用迭代的方法計算單位荷載作用下各測點的相應效應，并繪制成曲線。各測點（以北側為例）應變影響線和跨中及四分點撓度影響線見以下圖8～圖13，圖中“+”表示為拉應力（上撓度），“-”表示為壓應力（下撓度），應變影響線數值單位為1με/kN，撓度影響線數值單位為1mm/kN。

圖8 北側拱肋拱頂下緣鋼筋應變影響線

圖9 北側拱肋3/4處斷面下緣鋼筋應變影響線

圖10 北側拱肋拱腳斷面混凝土應變影響線

圖11 北側拱肋拱頂斷面撓度影響線

圖12 北側拱肋1/4處斷面撓度應變影響線

圖13 北側拱肋3/4處斷面撓度影響線

4 檢算結果

對該橋主拱肋拱腳、1/4L0及拱頂斷面進行應力檢算，對該橋主拱圈拱頂及四分點斷面進行撓度檢算。

活載效應根據實測影響線按最不利狀態進行加載，并計算其相應荷載效應；恒載效應采用MidasCivil2010橋梁計算軟件建立實體模型計算其恒載效應，最后按容許應力法進行承載能力評定。容許應力法就是對該橋結構的已存應力按接近實際狀態的結構計算模式進行計算推演，并疊加設計荷載下的實測應力，得到測點總應力，與相應的容許應力（應力限值）進行比較[2,3]。若大于材料的容許應力，則表明承載能力達不到要求，若小于或等于容許應力，則表明該橋承載能力達到要求。該橋的MIDAS計算模型如圖14所示。

圖14 理論計算模型

根據實測影響線按最不利狀態進行加載，各斷面應變及撓度在汽車-15級、汽車-10級荷載下最不利加載載位見圖15（以汽車-15級為例）。

圖15 各斷面在汽車-15級荷載下最不利載位布置示意圖

表1 各斷面混凝土壓應力及鋼筋拉應力計算結果MPa

表2 1/4斷面正負撓度和計算結果

由表1可知，該橋在汽車-15級荷載作用下，拱腳混凝土下緣總壓應力大于混凝土容許壓應力，在汽車-10級荷載作用下，拱腳混凝土下緣總壓應力、拱頂下緣鋼筋總拉應力及四分點下緣混凝土總壓應力均小于容許應力值，因此，該橋僅能滿足汽車-10級荷載等級的安全承載要求，且在汽車-10級荷載等級下，拱腳下緣混凝土壓應力已接近混凝土容許應力值，必須及時采取加固措施。

由表2可知，該橋在汽車-10級荷載作用下，由實測影響線推求的撓度均小于規范中關于正常使用狀態下的撓度允許值，剛度滿足規范要求。

5 結論

從該橋的荷載試驗過程可以看出，對于設計及竣工資料缺失的橋梁，利用此種影響線加載法來評定橋梁承載能力的方法是可行的。

【1】JTJ 023—85公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范[S].

【2】劉民,龔尚龍,陳思甜,鄭建文.橋梁的影響線試驗[J].工程結構, 2009（9）:209-210.

【3】JTG/TJ 21—2011公路橋梁承載能力檢測評定規程[S].

ApplicationResearch of Influence LineLoading Method on Bridge Load Test

YANG Ming
（Shanghai Tongfeng Engineering ConsultingCo.Ltd.,Shanghai 200444,China）

TakingtheloadtestofatrussarchbridgeinShanghaiasanexample,theprocessofevaluatingtheloadcarryingcapacityofthe bridgeisanalyzedbyusingthemethodofinfluencelineloadingmethodundertheconditionofthedesignandcompletiondataloss.Theresults showthattheloadcapacityofthebridgecanbeassessedbytheinfluenceoftheinfluencelineloadingmethod,andtheanalysisofthemodelcan beusedtoevaluatethebearingcapacityofthebridge.

Influencelineloading;loadingtest;carryingcapacity

U411

A

1007-9467（2016）06-0114-03

2015-12-16

楊明（1984～），男，山東德州人，工程師，從事橋梁工程檢測研究，（電子信箱）452383211@qq.com。