密梁式型鋼組合梁橋荷載試驗研究

張建平,劉小兵

（貴州宏信創達工程檢測咨詢有限公司,貴州 貴陽 550014）

0 引言

長久以來，傳統橋梁建設費用投入高、材料消耗高，而且環保問題較為突出，很難滿足綠色公路建設發展要求。密梁式型鋼組合梁橋的建設更加經濟、綠色，有效減少環境影響，能源消耗大幅度地降低。該文就密梁式型鋼組合梁橋在動靜載試驗下能否滿足設計規范要求進行研究。

近年來，很多學者研究了各種橋梁在動靜載試驗下能否滿足設計規范要求。劉永平[1]結合具體橋梁荷載試驗進行計算分析，對橋梁承載能力進行評估分析。畢雨田[2]通過對某5跨連續箱梁橋進行靜荷載試驗，結果表明實測值和理論計算值吻合較好。付少輝[3]對高墩大跨徑連續剛構橋梁荷載試驗進行研究。謝棟明、王艷軍[4]通過Midas 數值模擬對荷載試驗的應用進行研究。Wu Chengchen[5]對空心板簡支梁橋荷載試驗進行了研究。姚偉、張榮、范磊[6]對橋梁成橋荷載試驗與單梁荷載試驗進行比較研究。

該文將根據現行規范，結合實際監測數據和有限元數值模擬分析，密梁式型鋼組合梁在動靜載試驗下能否滿足設計規范要求進行研究。選取有代表性的試驗跨作為研究對象。

1 工程概況

某高速匝道橋總長698.1 m，采用跨徑組合為（9×30 m+8×30 m+4×30 m）的密梁式型鋼組合梁，橋面連續；橋墩采用鋼管混凝土圓柱墩+預應力鋼箱混凝土蓋梁。

2 靜載試驗及有限元分析

2.1 靜載試驗內容

采用Midas Civil 2020對該橋第一聯有限元建立模型，通過計算，選取該橋第一聯第1 跨跨中最大正彎矩截面（J1）作為測試截面，采用350 kN/車的三軸試驗車，分三級加載，由此計算得到荷載效率如表1 所示。

表1 靜載試驗效率系數

2.2 測點布置

應變測點布置在各H 型鋼上，每片型鋼主梁上布置2 個測點，如圖1 所示。

圖1 H 型鋼主梁靜態應變測試布置示意圖（cm）

試驗跨撓度測點，在每片型鋼主梁中心位置橫向布置8 個撓度測點，如圖2 所示。

圖2 H 撓度測試斷面布置示意圖（cm）

2.3 撓度數據分析

該橋在該加載工況下，撓度實測數據及校驗系數如表2 所示。撓度分布曲線如圖3~4 所示。

圖3 測點撓度變化曲線

圖4 F4#測點實測彈性撓度值與荷載的關系曲線

表2 工況1 撓度實測值與理論值比較

由表2 及圖3~4 數據分析可知：試驗荷載下，試驗橋跨撓度值與荷載水平具有良好的線性關系，并且撓度值隨荷載增大而增大，相對殘余撓度都在20%范圍以內，小于規范限制，表明該橋試驗橋跨結構剛度滿足設計要求。

2.4 應變數據分析

主梁的應變實測數據及校驗系數如表3 所示。應變分布曲線如圖5~6 所示。

圖5 測點應變變化曲線

圖6 4-1#測點實測彈性應變值與荷載的關系曲線

表3 工況1 應變實測值與理論值比較

由表3 及圖5~6 數據分析可知：試驗荷載下，應變實測值與理論計算值之間變化規律一致，并且應變值隨荷載增大而增大，相對殘余撓度都在20%范圍以內，小于規范限制，表明該橋處于彈性工作范圍內，整體工作性能良好。

3 動載試驗

動載試驗分別進行無障礙行車及剎車試驗，無障礙行車用重約350 kN 按對稱情形，以30 km/h、40 km/h、50 km/h 的速度勻速跑車使橋梁產生受迫振動，剎車試驗以30 km/h、40 km/h 進行勻速跑車，在預定的截面位置進行剎車。該橋理論計算沖擊系數為0.160，經數據分析計算得到實測動應變和沖擊系數如表4 所示。

表4 第1 跨動應變及沖擊系數

由表4 可知，該橋試驗跨無障礙行車試驗中，在相同車輛不同車速行駛情況下，沖擊系數隨車速先增大而增大。該橋在剎車試驗中，最大沖擊系數也小于理論計算值，表明該橋平整度較好，結構性能滿足設計荷載下的正常使用要求。

4 結論

（1）在靜載試驗中，中載作用下該橋實測撓度值和應變值與理論計算值之間變化規律一致，并且跨中截面最大撓度值和應變值遠小于理論值。試驗橋跨撓度值和應變值與荷載水平具有良好的線性關系，實測值隨荷載增大而增大，表明試驗橋跨剛度滿足要求。

（2）在靜載試驗中，卸載后各測點的殘余撓度值非常小，并且在試驗過程中沒有發現裂縫，表明橋梁處于彈性工作范圍內。

（3）在動載試驗中，在相同車輛不同車速行駛情況下，試驗跨第一跨沖擊系數隨車速增大而增大。最大沖擊系數小于理論計算值。該橋在剎車試驗中，最大沖擊系數也小于理論計算值，表明該橋平整度較好，橋梁處于彈性工作范圍內。