基于靜載試驗某T梁引橋的受力狀態研究*

郭世迪，張 劍，劉 華，王京杭，楊 濤，王 永，趙新銘

(1.南京航空航天大學，江蘇 南京 210016；2.中鐵大橋(南京)橋隧診治有限公司，江蘇 南京 210031；3.中國電建市政建設集團有限公司，天津 300384)

橋梁荷載試驗最基本的目的是了解橋梁結構的實際工作狀態，檢驗橋梁結構整體的施工質量與受力性能，對橋梁結構的正常使用性能、強度、剛度、裂縫等各項指標做出全面的評價，并對橋梁結構的實際承載能力做出科學的評估，為橋梁交工驗收提供重要的科學依據以及為橋梁的管養維護提供合理的建議[1-3]。橋梁荷載試驗對于既有橋梁，特別是修建時間較長、已無法查找到原設計、施工和竣工資料的橋梁，通過荷載試驗可以評估橋梁實際的使用性能和承載能力，為既有橋梁的繼續安全使用、養護、加固、改建或限載提供科學的依據。雖然目前根據荷載試驗的特點與目的衍生出一些評定橋梁承載能力的新方法，但是實踐起來卻不太理想[4-6]。盡管荷載試驗具有耗時費力、花費巨大的人力物力以及中斷交通等缺點，但無論是新橋(尤其是新結構、大跨徑橋梁)的交工驗收還是既有橋梁的承載能力評定，荷載試驗都起著重要的、不可替代的作用。對橋梁結構承載能力最有效、最直接和最有說服力的還是橋梁荷載試驗，其作用與效果亦是其他方法和手段無法替代的[7-8]。選取試驗荷載類型，根據目前實際運營狀況和橋梁設計荷載等級，確定試驗荷載等級，同時確定加載工況、加載位置和加載步驟。根據試驗荷載下所考察測點的實測值與理論值的比較，對實橋的實際工作狀態進行評定，對結構的受力性能展開研究。

1 T梁資料

T梁引橋為預應力混凝土結構(見圖1)，梁體混凝土強度為400級，為預應力混凝土梁。高強鋼絲極限強度為1 500 MPa。公路引橋橫橋向由9片T梁組成，T梁中心距為2.15 m，引橋T梁高1.8 m，上翼緣板厚度為18 cm。橫橋向總寬20 m，行車道寬度為15 m，兩側人行道各寬2.5 m。制造過程中為了減少曲線部分梁體類型，梁片間不設中間橫隔板，簡化模板構造，僅梁端部設置橫隔板。T梁跨中截面應變測點布置如圖2所示，橋梁靜載試驗變形測點布置如圖3所示。

圖1 T梁引橋結構圖(單位為cm)

圖2 引橋T梁跨中截面應變測點布置(單位為cm)

圖3 T梁引橋變形測點布置(單位為cm)

2 靜載試驗及分析

根據荷載技術標準為公路汽-18，采用重約300 kN的載重汽車作為試驗荷載進行加載。此次調查的試驗車輛參數如圖4所示。跨中截面最大正彎矩偏心加載，測試截面應力和變形。測試截面的試驗加載值為1 297.9 kN·m，設計計算值為1 313.3 kN·m，試驗效率為0.99。T梁橋測試截面靜力試驗荷載效率介于0.95～1.05，滿足試驗規程要求。

圖4 靜載試驗加載車輛

T梁橋跨中截面的最大正彎矩偏心加載工況如圖5所示。

圖5 T梁橋靜載試驗輪位布置圖(單位為cm)

2.1 應變測試分析

T梁跨中截面偏載應變實測值見表1，其中帶“*”號的為主要測點。

表1 T梁跨中截面偏載應變實測值

因此T梁在跨中最大正彎偏載作用下，除去個別數據失效或異常，梁底部的混凝土主要測點應變校驗系數為0.45～0.75，均<1，表明該截面實際工作狀態要好于理論狀況，靜力強度滿足要求。

試驗荷載卸除后，結構無相對殘余應變或相對殘余應變較小，<20%，表明結構工作狀態為彈性。

2.2 撓度測試分析

T梁跨中截面偏載撓度實測值見表2，其中帶“*”號的為主要測點。

表2 T梁跨中截面偏載撓度實測值

因此靜力荷載作用下，橋梁跨中截面主要測點最大變形為4.41 mm(相應理論計算值為12.76 mm)，所有主要測點實測變形值均小于理論計算值。主要測點變形校驗系數為0.34～0.42，均<1。卸載后，主要測點殘余變形率均<20%，表明結構處于彈性工作狀態。

各片T梁實測與計算的位移橫向分布對比如圖6所示。

圖6 各片T梁實測與計算的位移橫向分布對比圖

由圖6可知，實測荷載橫向分布曲線與理論計算曲線規律基本一致，也說明了T梁的橫向受力性能良好。

3 結語

以某T梁引橋為對象，設計了靜載試驗和數據測試系統，并對應變和撓度測試數據進行了分析。在試驗過程中，T梁在跨中最大正彎偏載作用下，梁底部的混凝土主要測點應變校驗系數為0.45～0.75，均<1，表明該截面實際工作狀態要優于理論狀況，靜力強度滿足要求。試驗荷載卸除后，結構無相對殘余應變或相對殘余應變較小，<20%，表明結構工作狀態為彈性。同時變形測試結果也說明了T梁結構處于彈性工作狀態。本文測試分析方法可供其余相應工程分析參考。