清水桥荷载试验研究

王力强 刘经伟

1 概述

清水桥位于浙江省临海市境内104国道上，主桥为3跨变截面预应力混凝土连续箱梁桥，引桥为7跨预应力混凝土简支梁桥。桥梁于1994年建成通车。桥梁全长359.00 m，共10跨，跨径组合为(7 ×25.00+52.00+80.00+52.00)m。桥梁宽度 15.5 m(净14.00 m+2×0.75 m护栏)。桥梁设计荷载:汽—20级，挂—100，人群—3.5 kN/m2。桥梁通航标准:五级航道。

通过静力荷载试验，测定桥梁结构在静力试验荷载作用下控制截面的挠度与应变，并通过对试验观测数据和试验现象的综合分析，检验结构控制截面的挠度值和应变值等主要试验测试指标能否符合设计及有关规范、规定的要求，从而掌握桥梁结构在试验荷载作用下的工作性能，对桥梁结构承载能力状况与使用条件做出总体评价[1］。

2 试验方案

2.1 试验内容

荷载试验采用内力等效原则。即用等代荷载在测试截面产生的内力与标准车在测试截面产生的内力等效对加载孔进行测试[2］。

2.2 试验荷载

本次荷载试验以对跨中截面产生的最不利荷载组合(汽车和人群)作为试验的控制荷载。

本次荷载试验取主桥中跨跨中截面为测试截面，为了加载安全、防止结构意外损伤和了解结构应变和变位随试验荷载增加的变化关系，对桥梁荷载试验的加载应分级进行。试验时三级逐级加载和一次卸载，分级方法采用改变加载车的数量来实现。

2.3 加载车位及测点布置

加载车的布置见图1，图2。

图1 加载车纵向布置（单位：cm）

图2 加载车横向布置（单位：cm）

本次荷载试验挠度和应变测试截面:第9跨(主桥中跨)跨中截面见图3。

图3（主桥中跨跨中截面）挠度与应变测点布置示意图(单位：cm)

3 试验测试结果及分析

3.1 挠度分析

各级试验荷载作用下实测主桥中跨跨中截面挠度值见表1，同时表1中亦列出了卸载后的相对残余变形。

表1 实测主桥中跨跨中截面挠度值 mm

各级试验荷载作用下各挠度测点挠度实测值与理论计算值对比曲线见图4，满载时挠度校验系数见表2。

图4 各级试验荷载作用下主桥中跨跨中挠度线性曲线

表2 满载时主桥中跨跨中截面挠度校验系数

从表1中可知，卸载后相对残余变形为3.5%，满足《公路旧桥承载能力鉴定办法》中规定的小于20%的要求，说明结构处于弹性工作状态。

从图4可以看出，在各级试验荷载作用下各挠度测点的挠度变化线性关系良好，说明结构处于弹性工作状态。

从图4，表2可以看出，实测挠度值均小于理论计算挠度值，满载时挠度校验系数最大值为0.78，平均值为0.77，可以满足《公路旧桥承载能力鉴定方法》小于1的规定[3］，说明主桥中跨结构刚度可以满足试验荷载要求。

3.2 应变分析

各级试验荷载作用下实测主桥中跨跨中截面应变测点应变实测值见表3。

表3 应变测点实测应变值 με

从表3中可以看出，主要应变测点的相对残余应变最大值为9.1%，均小于20%，满足《公路旧桥承载能力鉴定方法》的规定[3］，说明结构弹性工作状态良好。

根据各应变测点实测应变值，绘制满载时主桥中跨跨中截面沿梁高应变分布曲线(见图5)。

图5 满载时主桥中跨跨中截面沿梁高应变分布曲线

从图5中可以看出:满载时主桥中跨跨中截面沿梁高应变基本呈线性分布，基本符合平截面假定，说明结构在试验荷载作用下处于弹性工作状态。

根据应变测点实测应变值，计算主要应变测点校验系数见表4。

表4 主要应变测点校验系数 με

从表4中可以看出:主要应变测点实测值均小于理论计算值，计算相应的校验系数最大值为0.62，平均校验系数为0.62，小于1，满足《公路旧桥承载能力鉴定方法》的规定[3］。

4 试验结论

本次荷载试验加载试验荷载效率在0.85～1.05之间，满足《公路旧桥承载能力鉴定方法》的规定。

满载时实测挠度值均小于理论计算值，挠度平均校验系数均小于1，结构刚度可以满足试验荷载要求。

满载时实测应变值均小于理论计算值，应变平均校验系数均小于1，结构抗弯强度可以满足试验荷载要求。

满载时沿梁高应变基本呈线性分布，试验荷载作用下各种线性关系良好，卸载后相对残余变形(应变)均小于20%，试验荷载作用下结构处于弹性工作状态。

荷载试验结果表明，桥梁刚度和主要控制截面抗弯强度可以满足汽—20荷载要求。

[1]张俊平，周建宾.桥梁检测与维修加固[M］.北京:人民交通出版社，2006.

[2]崔爱民.银滩黄河大桥静动载实验研究[J］.桥梁建设，2002(5):23-25.

[3]公路旧桥承载能力鉴定方法1988(试行)[Z］.