鋼桁腹梁橋靜載試驗及數據分析

崔海麗，趙明，周葉飛

（1.深圳市公路交通工程試驗檢測中心，廣東　深圳　518049；2.深圳中廣核工程設計有限公司，廣東　深圳　518031）

鋼桁腹梁橋靜載試驗及數據分析

崔海麗1，趙明2，周葉飛1

（1.深圳市公路交通工程試驗檢測中心，廣東深圳518049；2.深圳中廣核工程設計有限公司，廣東深圳518031）

以國道107寶安段C匝道橋為工程背景，介紹了鋼桁腹梁橋的靜載試驗方案；結合結構分析軟件MIDAS/Civil 2010的理論計算結果，對橋梁的應變、撓度測試數據進行對比分析，結果表明該橋的強度、剛度、抗裂性均滿足設計要求。

橋梁；鋼桁腹梁橋；靜載試驗；MIDAS/Civil 2010；應變；撓度

鋼桁腹梁橋是一種新型組合結構橋梁，它采用桁架腹桿代替砼腹板，將腹桿端部節點直接嵌固在砼頂板、底板中，形成由砼頂板、底板、鋼桁腹桿、體外及體內預應力鋼束共同受力的結構體系。與傳統預應力砼箱梁橋相比，鋼桁腹結構使橋梁結構的自重大大減輕；施工模板支架減少，減輕了基礎的承重和支座反力；美觀大方，與景觀環境協調；方便施工、縮短工期、保護環境，具有良好的社會經濟效益和環境效益。為保證橋梁建成通車后的安全運營，需通過現場靜載試驗來鑒定橋梁的承載能力。

1　工程概況

國道107寶安段興圍、黃田掉頭匝道橋工程包括A、B、C 3個匝道橋。其中C匝道橋全長375 m，匝道中心線半徑為30.5 m，橋跨布置為2×30.55 m鋼桁腹梁+（30+40+40+30）m鋼混組合梁+2 ×30.55 m鋼桁腹梁+112.9 m疊合梁（其中100 m封閉）。主橋分為三聯，第一聯與第三聯采用鋼桁腹梁，梁高2 m，鋼桁腹梁腹桿采用?351×16 mm鋼管，內澆筑C55微膨脹砼；第二聯為鋼-混組合梁，梁高2 m，箱外斜撐采用?351×16 mm鋼管，內澆筑C55砼，縱向兩側每2 m設一道。桁管與頂板、底板砼連接采用S-PBL剪力鍵及抗剪栓釘，縱肋開橢圓孔并與鋼筋貫穿連接。

橋梁標準寬度為11.0 m，其橫向布置：曲線梁為0.5 m防撞墻+0.5 m路緣帶+4 m小車道+5 m大車道+0.5 m路緣帶+0.5 m防撞墻；直線梁為0.5 m防撞墻+1.25 m路緣帶+2×3.75 m車道+1.25 m路緣帶+0.5 m防撞墻。機動車道采用單向1.5％橫坡，直線段匝道依據半徑和行車速度進行2％超高設計。設計荷載等級為城-A級、公路-Ⅰ級，單向雙車道。C匝道橋第一聯鋼桁腹梁立面及標準斷面見圖1。

圖1　C匝道橋第一聯鋼桁腹梁結構布置（單位：cm）

為檢驗橋梁結構在試驗荷載作用下的實際工作狀態，將荷載試驗結果與理論計算結果作對比分析，對結構的承載能力作出綜合評價，同時為中國鋼桁腹梁橋的設計應用及靜載試驗積累經驗。

2　試驗方案

2.1空間梁格模型的建模思路

采用MIDAS/Civil 2010軟件進行全橋建模，砼頂板、底板采用多道縱橫向梁格模擬，桁架腹桿采用梁單元模擬，支座通過邊界條件來模擬，建立空間梁格模型，得到理論值。結構分析離散模型見圖2。

2.2測試截面及測點布置

（1）測試截面。根據試驗目的，結合現場條件，選擇距C18墩12.75 m處A截面為最大正彎矩及最大撓度控制截面，距C19墩2.8 m處B截面為最大負彎矩控制截面（見圖3）。

（2）測點布置。A、B截面在砼頂板、底板分別布置3個靜態應變測點，B截面兩側腹桿及斜撐共布置8個靜態應變測點；A截面布置2個撓度測點（見圖4）。

圖3　測試截面布置

圖4　測點布置（單位：cm）

2.3加載設備及加載方式

遵照內力等效的原則，按影響線布置試驗荷載，試驗采用4輛36 t載重汽車（見圖5）。靜力荷載試驗效率控制在（0.8，1.0]。A、B截面測試工況加載布置見圖6。

3　試驗結果分析

3.1應變測試結果分析

圖7為主梁主要應變測點的應變分析結果，表1為主梁主要應變測點的應變實測值及理論值。

圖5　加載車尺寸及軸重示意圖（單位：長度為cm；荷載為k N）

圖6　加載車輛布置（單位：cm）

圖7　主梁主要應變測點的應變分析

由表1和圖7可以看出：滿載時各應變測點的應變實測值均小于理論值，變化趨勢一致，表明結構強度滿足設計要求，且主要應變測點的校驗系數為0.47～1.00，相對殘余為-11％～11％，基本滿足規范要求。

3.2撓度測試結果分析

表2為主梁主要撓度測點的撓度實測值及理論值對比。

由表2可知：滿載時各撓度測點的撓度實測值均小于理論值，表明結構剛度滿足設計要求，且主要撓度測點的校驗系數為0.91、0.80，相對殘余為2％、3％，滿足規范要求。

表1　主梁主要應變測點的應變實測值及理論值

表2　主梁主要撓度測點的撓度實測值及理論值

4　結論

（1）試驗荷載作用下各控制截面的應力實測值均小于理論值，且變化趨勢一致，校驗系數滿足規范要求，說明控制截面強度滿足設計要求。

（2）試驗荷載作用下各控制截面的撓度實測值均小于理論值，校驗系數滿足規范要求，說明試驗跨剛度滿足設計要求。

（3）各控制截面在試驗過程中及結束后均未發現有新裂縫產生，說明梁體抗裂性滿足設計要求。

（4）空間梁格模型具有較高的精度，能較好地模擬橋梁結構受力情況，滿足設計要求。

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U446.1

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1671-2668（2016）01-0183-03

2015-08-25