摘要：本文以东莞华南桥为工程背景，为检测在静力荷载作用下，大桥的工作状态及承载能力，对该大桥进行了现场静载试验。根据现场实测应变和挠度的结果，与荷载试验前采用Midas/Civil有限元软件进行相应计算的理论值比较，并按相关规范，对桥梁的工作状况和受力性能做出评判。分析结果表明：该桥受力处于弹性工作状态，承载能力满足相关规范要求。
关键词：静载试验；有限元分析；V形连续钢构桥；校验系数
Abstract：Taking South China Bridge in Dongguan as the engineering background，in order to test the working state and bearing capacity of the bridge under static load，the field static load test of the bridge was carried out.According to the results of strain and deflection measured on site，the theoretical values of the corresponding calculation by Midas/Civil finite element software before load test are compared，and the working condition and mechanical performance of the bridge are evaluated according to relevant specifications.The analysis results show that the bridge is in elastic working state and its bearing capacity meets the requirements of relevant codes.
Key words：static load test；finite element analysis；V-shaped continuous steel bridge；check coefficient
1 工程概况
华南桥位于东莞市石龙镇，桥面总宽26.0m，主桥为40m+2×73.5m+40m预应力砼V形连续钢构箱梁。主桥箱梁为单箱单室直腹式断面、变高度、变截面结构，梁高从跨中1.8m变化到主墩根部的3.4m，底板宽6.9m，顶板宽12.5m。下部结构3#~5#墩为V形墩，是由3.5×1.4m的两段斜肢和一段15m长的托顶梁组成的V形结构。设计荷载等级为汽车-超20级，挂车-120。
2 Midas/Civil有限元建模分析
本次试验理论计算采用Midas/Civil桥梁分析软件进行有限元建模分析，根据设计资料，对所建模型进行梁格划分，主桥模型划分为157个梁单元，177个节点，有限元模型如图1所示。V形撑与主梁交接处的固结状态采用“弹性连接”项目中的“刚性”来模拟．V腿与下部竖墩的固结连接采用共用一个节点来模拟[1]。采用挂车-120作为验算荷载进行静载试验的理论计算分析。
图1 桥梁结构有限元模型
3 静载试验
静载试验主要是通过在桥梁结构上施加与设计荷载或使用荷载基本相当的外载，利用仪器、仪表测试桥梁结构中主要控制截面在静力试验荷载作用下的变形、应力和裂缝展开情况，并与理论计算值进行对比分析，从而评定桥梁结构的承载能力和实际工作状态。
3.1 主要测试内容
根据桥型构造特点内力在荷载作用下的弯矩包络图和规范要求，在各级试验荷载作用下对桥梁控制截面进行如下工况测试：①边跨0.4L截面最大正弯矩应变及挠度（A-A截面）；②中跨跨中截面最大正弯矩应变及挠度（B-B截面）；③墩顶截面最大负弯矩应变（C-C截面）。试验控制截面如图2所示。
图2 试验控制截面示意图
为了确保静载试验的效果，必须先确定试验的控制荷载。在选择试验荷载的大小和加载位置时采用静载试验效率进行控制，采用内力等效原则[2]，采用双后轴重车进行加载。
3.2 车辆加载位置及步骤
加载载位主要依据以下原则确定：①尽可能用最少的加载荷载达到最大的试验荷载效率；②为了缩短现场试验时间，尽可能简化加载工况，在满足试验荷载效率以及能够达到试验目的前提下对加载工况进行合并，以尽量减少加载位置；③每一加载工况以某一试验项目为主，兼顾其他检验项目。
根据结构计算的等代效应以及现场条件，墩顶及跨中工况采用6台约37t重车进行加载，边跨工况采用4台约37t重车进行加载。加载步骤按车辆数量分四到六级逐级加载。车辆位置如图3、图4所示。
图4 边跨截面工况车辆加载布置图
3.3 静载试验结果分析
根据规范的要求，桥梁的静力试验按荷载效率η来确定试验的最大荷载，荷载效率取值范围为0.95～1.05[3]。该桥静载试验各工况的荷载效率见表1所示．可以看出各工况的试验效率在0.95～1.02之间，符合静载试验的要求。
表1 试验荷载效率
注：“＋”表示下挠；“－”表示上翘
从表2、表3中可以看出：各工况测试截面应变和挠度实测值小于理论计算值，校验系数小于1相对残余小于20%，满足规范要求，荷载作用下处于弹性工作阶段，结构的强度和刚度还有一定的富余度[5]。
4 结论
桥梁荷载试验是对结构性能进行直接加载测试的科学性试验工作，通过测试结构在预期设计荷载作用下的位移分布、力学性态及演变，评定桥梁结构的实际承载力及使用性能[6]。本文通过对华南桥V形墩连续刚构桥梁进行静载试验，对桥梁的有限元理论计算、试验内容、加载工况及数据处理进行了分析讨论。试验数据结果表明在静力荷载作用下，桥梁承载能力满足要求。基于本文案例，可为类似桥梁静载试验提供参考。
参考文献
[1] 秦双双，王常峰，张彦新.V形墩连续刚构桥有限元模型研究［J］.烟台大学学报（自然科学与工程版），2018第31卷（4）：343-347.
[2] 贾 毅，王永宝，廖 平.金鱼大桥成桥荷载试验研究［J］.铁道建筑，2016（6）：33-35.
[3] 中华人民共和国交通运输部．公路桥梁荷载试验规程：JTC/TJ21-01-2015［S］．北京：人民交通出版社，2015.
[4] 陈世九.大跨径V形墩连续刚构桥静载试验及分析［J］.南昌工程学院学报，2012第31卷（6）：30-33.
[5] 邹建波，许智强，王随军.某四跨连续梁桥荷载试验［J］.四川建筑（工程结构版），2018第38卷（3）：145-148.
[6] 刘训忠，刘婧.连续梁桥的成桥荷载试验［J］.市政·交通·水利工程设计（工程建设与设计版），2016（10）：93-95.
论文作者:高锐涛
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年8期
论文发表时间:2019/8/1
标签：荷载论文; 截面论文; 工况论文; 桥梁论文; 加载论文; 结构论文; 弯矩论文; 《建筑学研究前沿》2019年8期论文;