某預應力混凝土現(xiàn)澆箱梁橋靜載試驗要點分析

繆和品

（貴州橋梁建設集團有限責任公司,貴州 貴陽 550001）

0 引言

靜載試驗是向橋梁指定位置施加靜荷載的方式，測試控制截面在靜載作用下的應力、應變變化情況，揭示橋梁指定位置截面應力、撓度等參數(shù)，隨施加荷載變化的變化特性，并通過對比靜載試驗結果與理論設計值偏差，評價橋梁承載力性能及結構穩(wěn)定性[1-3]。該文分析某預應力混凝土現(xiàn)澆箱梁橋靜載試驗要點，具有重要的工程實踐意義。

1 工程概況

某高速公路橋梁上部采用預應力混凝土現(xiàn)澆連續(xù)箱梁，第一聯(lián)跨徑組合為4×25 m，箱梁高1.65 m，標準寬節(jié)段箱梁為單箱雙室，寬16.38 m，變寬橋段箱梁為單箱雙室至單箱五室，翼緣懸臂長2.5 m，C50 混凝土澆筑。

2 靜載試驗方案

2.1 建模分析試驗對象

運用MIDAS/Civil 軟件建立該橋西環(huán)跨線橋第一聯(lián)現(xiàn)澆梁有限元模型，對橋梁模擬分析，根據(jù)模擬分析結果，選擇第二跨跨中C 截面為控制截面，該截面位置示意圖見圖1。

圖1 檢測截面位置示意圖(單位：m)

2.2 試驗加載

該橋目前處于建設階段，不具備組織標準車隊加載條件，故該次研究采用彎矩等效原則，均按偏載載位加載，加載平面布置見圖2，荷載為6 臺350 kN 車載。該加載條件下，C 截面彎矩值為4 168.1 kN·m，設計值為4 387.4 kN·m，可算得試驗荷載效率=試驗彎矩/設計彎矩=0.946，符合《大跨徑混凝土橋梁的試驗方法》（以下簡稱《試驗方法》）的規(guī)定。

圖2 C 截面彎矩試驗加載(偏載)平面布置(單位：m)

2.3 測點分布

根據(jù)《試驗方法要求》，按圖3 布設控制斷面及端點處撓度測點，C 界面處、各支點處各布置1 組；應變測點按圖4 布置，共布設C1～C12 共計12 各測點。

圖3 撓度測點布置(單位：m)

圖4 C 截面應變測點布置(偏載，單位：m)

3 靜載試驗數(shù)據(jù)分析

3.1 撓度數(shù)據(jù)整理分析

在試驗加載條件下，C 截面實測撓度與模型輸出理論撓度結果見表1。

表1 實測撓度與理論計算撓度

由表1 數(shù)據(jù)可算得，C 截面實測撓度均值Se為2.19 mm，模型輸出理論值Sstat為2.33 mm，校驗系數(shù)β=0.7 ＜Se/Sstat=0.909 ＜a=1.05，符合《試驗方法》要求；實測C 截面最大撓度出現(xiàn)在靠偏載側A7 測點處，撓度最大值Stot為3.09 mm，其殘余撓度Sp為-0.04 mm，可算得Sp/Stot=0.013 ＜a=0.2，符合《試驗方法》要求。

各級試驗加載條件下，A、B 側撓度實測值與理論值曲線見圖5。由圖5 可知：在各級試驗荷載作用下，A、B側撓度實測值均小于理論值，且其變化趨勢與理論值一致；實測撓跨比為0.003 1/25=1.24×10-4＜＜1/600=1.67×10-3，測試跨結構剛度滿足規(guī)范要求。

圖5 實測撓度與理論計算撓度比較

3.2 應變數(shù)據(jù)整理分析

C 截面在試驗加載條件下，實測應變與理論應變結果見表2。

表2 實測應變與理論計算應變

C 截面應變測點（C4～C9）在試驗加載條件下，評論彈性應變實測值Se為29.1 με，理論值Sstat為30.6 με，校驗系數(shù)β=0.7＜Se/Sstat=0.953＜a=1.05，滿足《試驗方法》要求；C 截面實測最大應變出現(xiàn)在C4 測點處，應變最大值Stot為39.8 με，其殘余應變Sp為0.2 με，可算得Sp/Stot=0.005＜a=0.2，符合《試驗方法》要求[4-6]。

C 截面實測彈性應變最大值與理論值比較見圖6。由圖6 可知，C 截面箱梁底板應變測點（C4～C9 測點）彈性應變實測值與理論值變化趨勢基本一致，且實測值整體小于理論值。

圖6 實測最大彈性應變與理論計算應變比較

選取C 截面兩側腹板沿高度布置一組應變測點，測試該組測點在最大試驗加載條件下的彈性應變，并對其應變值沿截面高度進行線性回歸分析，結果見圖7。由圖7 可知：最大試驗加載條件下，各測點應變沿截面高度呈線性變化，線性關系系數(shù)R為0.969 4，梁體可認定為歐拉—伯努利梁。擬合中性軸高為111.06 cm，中性軸理論計算值為96.726 cm，表明橋面系結構可能承受橋體應力[7-8]。

圖7 最大試驗荷載作用下應變沿截面高度分布

4 結論

綜上所述，以某高速公路互通立交跨線橋為依托，建立了該橋第一跨有限元模型，采用彎矩等效原則開展了橋梁靜載試驗，對比分析了控制截面撓度、應變理論值、實測值情況，得出如下結論：

（1）校驗系數(shù)評定：校驗系數(shù)評定結果見表3，實測變形量取值為2.180 mm，理論值為2.320 mm，校驗系數(shù)為0.910；實測彈性應變?yōu)?9.20 με，理論值為30.50 με，校驗系數(shù)為0.940，均符合《試驗方法》要求[9]。

表3 撓度與應變校驗系數(shù)

（2）殘余變形評定：評定結果見表4，控制截面彈性變形（撓度）實測值為-0.030 mm，理論值為3.080，校驗系數(shù)為-0.010；彈性應變實測值為0.210 με，理論值為39.810 με，校驗系數(shù)為0.010，均符合《試驗方法》要求[10]。

表4 殘余變形評定結果

（3）評定結論：試驗加載條件下，控制截面各測點實測撓度、應變曲線均與理論值變化曲線一致，同時實測最大值均小于理論值，且殘余變形較小，表明橋梁在各級加載作用下，始終與初彈性工作狀態(tài)，承載力性能良好。