某特殊加固橋梁通行特載車輛的監測試驗研究

張凡龍，方宏，汪步勝 （安徽省交通科學研究院，安徽 合肥 230000）

0 前言

隨著社會主義現代化事業建設的不斷發展，也對橋梁工程技術提出了更高要求，特殊超重車輛通過在役舊橋已經屢見不鮮。然而由于橋梁設計荷載采用統一的模式，與特載車輛的荷載模式差別較大，且橋梁承載能力往往滿足不了特載車輛的要求，因此就需要對這種通行特載車輛的橋梁進行加固處理，尤其是在多次通行特載車輛的情況下，就必須在車輛過橋時進行實時監測。

1 工程概況

某橋位于山區縣道上，上部結構采用3×13m簡支預制空心板，板高55cm，中板寬125cm，邊板底寬120cm，翼板長40cm，橋梁設橋面連續。橋面全寬8m。

為保證某運輸變電站大型超重設備的特種車輛（車貨總重達493t）能連續3次順利通過該橋，對橋梁進行了加固處理。

橋梁加固方法為上部空心板采用梁底增設貝雷梁與空心板聯合作用共同承擔特重荷載，同時下部橋墩橋臺通過植筋增大截面以便支撐加固貝雷梁。加固后橋梁現場照見圖1。

2 特載車輛概況

該特載車輛分為牽引車和掛車，車貨總重493t，荷載分布見圖2所示。

圖1 加固橋梁現場圖

圖2 特載車輛縱向布置

為盡量將超重荷載對橋梁承載能力的損傷降低至最小，要求在車輛通過時完全封閉橋面交通，并限制特載車輛在不超過5km/m時速下勻速行駛，且避免車輛在橋上起步或者剎車。每次特載車輛通行時，對新舊結構關鍵截面的撓度、應力、裂縫及墩臺位移變化情況進行實時監測，確保各參數滿足規范要求，保障通行安全。

3 橋梁監測點布置

本次特載車輛過橋監測試驗中，動撓度測點共設2個截面，即第1、3跨跨中截面，第1跨中間4片空心板和貝雷梁各布置4個測點，支座處布置一個測點。第3跨中間2片空心板及貝雷梁各布置2個測點，全橋共布置13個測點。動應變測點與動撓度測點相同。監測試驗采用電測位移傳感器、半橋應變和動態采集分析系統實時監測動撓度和動應變。動撓度和動應變測點布置見圖3所示。

圖3 橋梁跨中動撓度（動應變）測點布置示意圖

4 計算分析

利用橋梁計算軟件MIDAS/Civil建立該橋有限元模型對加固后橋梁結構進行力學分析，得到結構在特載車輛荷載作用下各測點的撓度、應力參數等。加固結構有限元計算模型見圖4所示。

圖4 加固橋梁計算分析模型

5 試驗結果

5.1 通行監測結果

通過監測的撓度、應變與計算分析值進行對比分析，綜合判定橋梁的實際承載能力。橋梁典型測點實際監測數據見圖5～圖8所示。監測和計算結果對比分析見表1和表2所示。

5.2 結果分析

通過表1和表2所列數據分析得出，從撓度結果來看原結構與貝雷梁位移撓度實測值與理論值稍有差別，但宏觀上新舊結構整體上變形協調性較好。而應變實測結果與理論值差距較大，原結構應變略大于理論值，而貝雷梁應變值遠小于應變值，說明新舊結構微觀上協調性相對稍差。

圖5 原混凝土空心板結構撓度時程曲線

圖6 測點撓度對比

圖7 原混凝土空心板結構應變時程曲線

圖8 貝雷梁結構應變時程曲線

車輛通行后，新舊結構實測各測點撓度和應變殘余值均能基本歸零，說明橋梁結構基本處于線彈性工作狀態，結構卸載后恢復性良好。

6 結語

通過該貝雷梁加固簡支空心板橋連續3次通過493t特載車輛監測試驗結果對比分析得到以下結論。

①在特載車輛通過橋梁時，原結構和貝雷梁測點動撓度小于理論計算值，而原結構應變實測值略大于理論計算值，貝雷梁測點實測應變值遠小于理論計算值。

撓度監測和計算結果對比 表1

應變監測和計算結果對比 表2

②從動撓度和動應變數據和時程曲線分析，新舊結構能共同受力、共同變形，且變形協調性較好。

③車輛通行后，新舊結構實測各測點撓度和應變殘余值均能基本歸零，說明橋梁整體基本處于線彈性工作狀態，結構卸載后恢復性良好。

④特載車輛連續3次通行后，未發現各測點數據有變化較大的情況，說明結構整體穩定性較好，結構加固效果較好。

綜合3次通行監測數據分析認為，采用梁底增設貝雷梁加固結構整體剛度和強度較大，整體受力性能和卸載恢復能力較好，結構承載能力能滿足多次通行493t特載車輛的使用要求。