金魚大橋成橋荷載試驗研究

賈　毅，王永寶，廖　平（西南交通大學土木工程學院，四川成都　610031）

?

金魚大橋成橋荷載試驗研究

賈毅，王永寶，廖平
（西南交通大學土木工程學院，四川成都610031）

摘要為全面了解金魚大橋在荷載作用下的實際工作狀態，對該大橋進行了現場靜動載成橋荷載試驗。荷載試驗前采用通用有限元軟件進行相應理論計算，最后將實測結果與理論分析結果進行對比分析。分析結果表明:該橋受力處于彈性工作狀態，承載能力滿足相關規范要求。

關鍵詞荷載試驗；連續梁橋；校驗系數；沖擊系數

橋梁承載能力檢測的主要技術手段是對橋梁進行荷載試驗，橋梁荷載試驗是了解橋梁性能參數、分析其實際工作狀態、評定橋梁運營狀況最有效、最直接的一種手段。橋梁承載力評定包含承載能力極限狀態和正常使用極限狀態，因此需要對這兩種極限狀態對應的物理力學指標進行分析和測試。橋梁結構承載力評定是用荷載試驗的測試值和理論計算值（包括位移、應力、頻率、振型）之間的關系進行綜合判斷，因此其主要任務是結構分析計算和結構靜動載試驗。

本文結合云南省永善縣檜溪鎮的一座連續梁橋荷載試驗，詳細闡述了荷載試驗的內容及橋梁承載力的評定。該橋上部結構為（4×16 + 4×16）m鋼筋混凝土連續梁，采用現澆施工；下部結構中，橋墩采用鋼筋混凝土雙柱式墩，橋臺采用樁基礎埋置式橋臺。全橋共設3道伸縮縫。橋梁立面及檢測控制截面布置如圖1所示。

圖1　金魚大橋橋梁立面及檢測控制截面布置（單位：cm）

1　靜載試驗

1. 1試驗工況

靜載試驗是通過施加試驗荷載，檢驗結構主要受力構件在最大（最小）內力狀態下的應變和變形。加載位置一般選取結構的關鍵截面（內力極值截面），并且需要按照內力等效的原則確定試驗荷載的大小和加載位置，使試驗荷載作用下的結構內力與設計荷載作用下的結構內力相等或接近，同時確保各個試驗工況下結構處于安全狀態。

確定靜力荷載試驗工況的荷載大小和加載位置時，靜力荷載試驗效率ηq宜介于0. 95～1. 05之間。靜力試驗荷載的效率按下式計算

式中：Sstat為試驗荷載作用下檢測部位變形或內力的計算值；S為設計標準荷載作用下檢測部位變形或內力的計算值（不計沖擊作用）；μ為設計取用的沖擊系數。

根據靜力荷載試驗有關規定要求，本橋靜力荷載試驗考慮了5種工況。工況1：第1跨跨中截面（Ⅰ-Ⅰ截面）最大正彎矩（偏載）；工況2：第1跨跨中截面（Ⅰ-Ⅰ截面）最大正彎矩（中載）；工況3：第2跨跨中截面（Ⅲ-Ⅲ截面）最大正彎矩（偏載）；工況4：第2跨跨中截面（Ⅲ-Ⅲ截面）最大正彎矩（中載）；工況5：第1#墩支點截面（Ⅱ-Ⅱ截面）最大剪力。截面位置參見圖1。

經計算，本次靜載試驗共需總軸重30 t的加載車2臺，各工況下荷載效率系數見表1。由表1可知，0. 95＜ηq＜1. 05，符合規范要求。

表1　各工況荷載效率系數

1. 2靜載試驗數據

1. 2. 1撓度測試

采用高精度電子水準儀對試驗跨L/4，L/2，3L/4截面的撓度進行觀測，工況2，4，5橋面左側、橋面軸線、橋面右側的撓度變化曲線見圖2。

圖2　橋面撓度觀測值

1. 2. 2應變測試

采用靜態電阻應變儀對試驗跨跨中截面和支點截面的應變進行了測試，工況2，4，5板梁應變理論值與實測值對比見圖3。圖中A1，A5測點位于梁底邊緣，A3位于梁底中心，A2，A4位于梁底1 /4等分點。

圖3　梁底應變觀測值

1. 3靜載試驗結果評定

試驗跨在靜載各工況下的應變、位移測試結果表明，橋梁在設計荷載下處于彈性工作階段。撓度校驗系數在0. 67～0. 86，應力校驗系數在0. 68～0. 90，實測最大位移為3. 3 mm（＜L/600 = 26. 7 mm），說明橋梁結構、材料滿足設計要求，整體工作性能良好。

2　動載試驗

2. 1自振特性測試

經數據分析處理后得到結構自振基本頻率測試值與理論計算值，見表2。

表2　固有頻率、阻尼測試值

2. 2無障礙行車試驗

無障礙行車試驗用于測試橋面鋪裝層完好時，運行車輛荷載作用下橋跨結構的動力反應，模擬正常行駛狀態。用30 t貨車1輛，分別以10，20，30 km/h的速度通過橋梁，量測橋梁的動應變響應。測點布置方式、位置與靜態應變測點相同。動態應變測試采用DH5908動態信號采集測試系統進行測試。

2. 3有障礙行車試驗

有障礙行車試驗模擬橋面鋪裝局部損傷情況下，橋跨結構在運行車輛荷載作用下的動應變反應。模擬跳車的障礙高度約為10 cm，用1輛30 t自卸式貨車，以10 km/h的速度通過橋梁，測試并計算橋梁的實際沖擊系數。測點布置方式、位置與無障礙行車試驗的測點布置相同。

2. 4動載試驗結果

車速10 km/h均勻來回2次跑車時最大動應變為60. 59×10- 6，車速20 km/h均勻來回2次跑車時最大動應變為61. 34×10- 6，車速30 km/h均勻來回2次跑車時最大動應變為62. 91×10- 6，車速10 km/h跳車時最大動應變為64. 26×10- 6，A3的靜應變實測平均值為54×10- 6，各級車速下該橋的沖擊系數見表3。

表3　試驗跨沖擊系數（1 +μ）的測試值

3　結論

1）金魚大橋靜動荷載試驗表明，該橋梁使用性能良好，處于彈性工作狀態，橋跨結構剛度及強度滿足設計要求，各控制截面的實測應變值及撓度值均小于理論值，說明該橋具有一定的安全儲備。

2）試驗跨動力測試結果顯示，其第一階豎向自振頻率為5. 47 Hz、阻尼比為0. 025、沖擊系數為1. 122～1. 190，測試模態與理論模態吻合較好，說明橋梁結構的剛度滿足設計要求。

3）試驗車輛按設計荷載進行等效布載，各靜、動載試驗結果表明該試驗跨具有較好的承載能力，在試驗荷載作用下處于安全狀態，達到設計承載力要求。

4）建議按橋梁設計荷載要求限重55 t，限速20 km/h，3年后進行復檢。

參考文獻

［1］張蔚偉.大跨度連續梁橋的荷載試驗及性能評定［J］.河南建材，2011（4）：120-122.

［2］中華人民共和國交通運輸部. JTG/T J21—2011公路橋梁承載能力檢測評定流程［S］.北京：人民交通出版社，2011.

［3］黃志忠.某連續梁橋荷載試驗與評定［J］.四川建材，2012，38（4）：123-124.

［4］諶潤水，胡釗芳.公路橋梁荷載試驗［M］.北京：人民交通出版社，2003.

［5］吳建奇，鄭曉，張婷婷.橋梁檢測中的靜載試驗研究［J］.鐵道建筑，2011（2）：42-44.

［6］宣紀明，沈福興.橋梁檢測技術研究及工程應用［J］.橋梁建設，2007（1）：158-172.

［7］丁曉光.國內、外橋梁養護檢測規范對比［J］.世界橋梁，2012，40（2）：59-62.

［8］黨繼紅.橋梁檢測可靠性的研究［J］.中外公路，2002，22 （2）：8-9.

（責任審編孟慶伶）

Research on Completed Jinyu Bridge Load Test

JIA Yi，WANG Yongbao，LIAO Ping
（School of Civil Engineering，Southwest Jiaotong University，Chengdu Sichuan 610031，China）

AbstractField load tests were carried out on completed Jinyu Bridge to know its working state under loads. Both static and dynamic response were studied. T he test results were compared with the finite element analysis. T he results show that the bridge response is elastic and its bearing capacity satisfies the requirements of relevant code.

Key wordsLoad test；Continuous girder bridge；Calibration coefficient；Impact factor

中圖分類號U446. 1

文獻標識碼A

DOI:10. 3969 /j. issn. 1003-1995. 2016. 06. 09

文章編號：1003-1995（2016）06-0033-03

收稿日期：2015-11-02；修回日期：2016-02-20

作者簡介：賈毅（1988—），男，博士研究生。