江门市交通建设中心试验室有限公司 529080
摘要：在桥梁开始通行之前必须进行桥梁静动载检测试验，对桥梁各部分质量指标进行检测，其是否到达通行标准要求，因为桥梁工程的质量直接影响到人们的出行安全和交通建设。本文以一座主跨142m的预应力混凝土连续刚构桥为工程实例，借助于有限元软件对其进行结构分析，现场实施静动载试验并对依据相关规范试验结果进行分析，验证桥梁结构设计的合理性、检验桥梁工程施工质量，为交工验收提供依据，并为同类型桥梁提供参考。
关键词：连续刚构；有限元法；静动载试验
0引言
预应力混凝土连续刚构桥具有很大的抗弯刚度和抗扭刚度，它既保持了连续梁桥无伸缩缝、行车平顺的优点，同时具有T型刚构不设支座、无需体系转换的优点，因此在工程中得到广泛应用。为验证桥梁结构设计的合理性、检验桥梁工程施工质量，确定工程的可靠性，为交工验收提供技术依据，对新建桥梁进行荷载试验是十分必要的。本文以一座主跨142m的预应力混凝土连续刚构桥交工验收荷载试验为工程背景，研究连续刚构桥荷载试验的主要工作内容和方法。
1工程概况
某预应力混凝土连续刚构桥，跨径组合为：80m+142m+80m，横断面双幅对称布置，单幅桥面宽为：0.5m（防撞护栏）+0.25m+2×3.75m（行车道）+3.25m（紧急停车带）+0.5m（防撞护栏）。设计荷载为公路-Ⅰ级。桥型总体布置见图1，主梁横断面见图2。
2试验方案
2.1主要测试内容
（1）主梁控制截面在试验荷载下的应变（应力）；（2）主梁控制截面在试验荷载下的竖向挠度；（3）墩底控制截面在试验荷载下的应变（应力）；（4）在各种车速工况下主要控制截面测点动应变（动应力）、冲击系数等。
2.2结构内力分析及测试断面选择
（1）基本参数主梁采用C50混凝土，弹性模量为3.45×104MPa，容重为25kN/m3。桥面铺装为沥青混凝土，容重为24kN/m3。（2）分析模型根据桥梁结构形式，采用空间有限元分析程序MidasCivil对该桥右幅进行结构分析。全桥共划分为98个梁单元，墩底为固定约束，墩梁固结，梁的两端均约束y、z方向的位移和x、z方向的转动。有限元整体模型见图3~图5，在活载作用下的内力包络图和挠度包络图见图6~图8。
依据计算所得的活载内力包络图和挠度包络图，确定结构的最大弯矩截面和最大挠度截面，由此确定试验测试截面。根据分析结果，选定桥梁测试截面为Ⅱ-Ⅱ（边跨0.35L）截面、Ⅲ-Ⅲ（1#墩墩顶附近）截面、Ⅳ-Ⅳ（中跨1/4L）截面、Ⅴ-Ⅴ（中跨跨中）截面及1#墩墩脚截面（Ⅵ-Ⅵ断面）。
2.3测点布置
2.3.1挠度测点布置
分别在主跨的L/4、L/2及边跨的0.35L的桥面处设置挠度测点，在0号台及1号墩处设置测点，以消除桥墩变位和支座变位的影响。每个断面分别在内外两侧布置2个挠度测点。
2.3.2应变测点布置
（1）正应变测点箱梁应变测点沿纵桥向布置于Ⅱ-Ⅱ截面、Ⅲ-Ⅲ截面、Ⅳ-Ⅳ截面、Ⅴ-Ⅴ截面。Ⅱ～Ⅴ断面各布置16个正应变（应力）测点，分别布置于箱梁顶板下缘、腹板外侧以及底板下缘。在每个测试断面均布置一个温温度测点，以抵消温度变化对测试结果的影响。在Ⅵ-Ⅵ断面距承台顶面5m处布置应变测点。（2）应变花测点箱梁应变花测点布置：在Ⅰ-Ⅰ截面最大主应力位置左右腹板上各布置2个应变花测点。
2.3.3动载试验测点布置
在Ⅱ-Ⅱ断面、Ⅲ-Ⅲ断面、Ⅴ-Ⅴ断面箱梁顶底板上缘各布置1个动应变测点，在箱梁底板布置一个动挠度测点2.4加载工况静载试验按各测试截面最不利效应进行布载，顺桥向加载位置见图1，共分为8种荷载工况，见表1。
3.1.2应变各试验
工况中，各控制截面的实际中性轴与理论中性轴位置接近，箱梁腹板测点应变分布较为规律，应变花实测主应变与理论计算值较为吻合。在与设计荷载效应相当的车辆荷载作用下，各个工况的应变实测数据有较强的规律性，由于数据较多，仅列出表3工况六（中跨跨中截面）中载应变值及表4工况一（边跨支点截面）在中载应变值，实测最大主拉应变为14με，最大主压应变为-19με，均小于理论值。实测值均小于理论计算值；综合应变分析结果，整座桥梁应力状况符合设计要求。
3.2动载试验动载
工况中可以测得控制截面的最大动应变，将其与相应位置的静应变相比，即可得到冲击系数见表5，动挠度及动应变数值见表6。在动态激励下，实测冲击系数平均值为1.049，按规范方法计算值为1.050，实测冲击系数与根据规范计算的冲击系数非常接近，说明桥梁结构的动力响应性能良好。
4结论
综上所述，根据有限元计算及现场静动载试验的结果，由挠度、应变、冲击系数等关键指标的实测值和理论值对比可以看出，本桥的结构刚度、承载能力、整体工作性能良好，符合设计和规范要求，可以交付使用。本文采取的荷载试验方法能够较为准确地评价新建桥梁的主要工作指标，可以为同类型桥梁的荷载试验提供参考。
参考文献：
[1]姚玲森.桥梁工程（第二版）[M].北京：人民交通出版社，2008.
[2]JTG/TJ21/2011，公路桥梁承载能力检测评定规程[S].
[3]JTGD62-2004，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].
[4]谌润水，胡钊芳.公路桥梁荷载试验[M].北京：人民交通出版社，2003.
论文作者:覃立展
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第21期
论文发表时间:2019/5/13
标签：截面论文; 应变论文; 荷载论文; 挠度论文; 桥梁论文; 断面论文; 工况论文; 《建筑细部》2018年第21期论文;