钢桁腹桥梁成桥荷载试验方案设计

汪宜军 张建东

(1.江苏省交通运输厅工程质量监督局，江苏南京 210001;2.江苏省交通科学研究院股份有限公司，江苏南京 211112)

钢桁腹预应力混凝土组合梁桥是一种新型组合结构桥梁，它用钢腹杆代替混凝土腹板，形成由混凝土顶、底板和钢腹杆共同受力的结构体系［1］。为了确保桥梁成桥后的正常运营，需要通过桥梁现场荷载试验，对桥梁结构的工作状态进行直接测量以验证桥梁的实际承载能力［2］。本文通过对某钢桁腹组合梁桥进行静载试验方案研究，制定出适合该种桥型的试验方案，为我国同类桥梁建设和成桥荷载试验积累技术经验。

1 工程概况

某钢桁腹组合梁桥上部结构为两跨钢桁腹预应力混凝土组合箱梁，跨径布置为2×35 m。主梁采用单箱单室截面，箱梁顶宽8.5 m，底宽 4.8 m;箱梁梁高1.8 m;箱梁翼缘长 1.85 m，端部厚度为20 cm，根部腹板中心处厚度为55 cm。桥梁布置如图1所示。

图1 桥梁布置图（单位：mm）

2 静载试验方案设计

针对该种桥梁独特的特点，设计出一个能够反映其关键性能的成桥荷载试验方案并实施，用以验证该桥是否能够满足相关规范的要求。

2.1 加载车的选取

成桥试验采用4辆22 t加载车进行等效加载，车型如图2所示，加载车辆横向布置如图3所示。

图2 加载车型图（单位：cm）

图3 加载车横向布置图（单位：mm）

2.2 控制断面的选取

选取6个控制截面，对控制截面的应力，挠度以及顶底板的剪力滞效应进行分析，测试截面位置如图4所示。其中应力测试位置为1—1截面、2—2截面、5—5截面，挠度测试截面为2—2截面、3—3截面、6—6截面。应力测点位置见图5。

图4 测试截面位置示意图

2.3 测试工况

为了全面考察该桥受力状况，共设置了5种测试工况，分别针对桥梁在不同受力情况下的性能进行研究。

1)工况1。测试目的为:测试端支点附近钢腹杆受力情况。加载车辆布置如图6所示。

2)工况2。测试目的为:测试跨中附近承受最大正弯矩情况下，桥梁整体受力情况。加载车辆布置如图7所示。

3)工况3。测试目的为:测试体外索转向块处在承受最不利荷载情况下的受力行为。加载车辆布置如图8所示。

4)工况4。测试目的为:测试承受最大拉力和压力的钢腹杆受力情况。加载车辆布置如图9所示。

5)工况5。测试目的为:测试中支点附近承受最大负弯矩情况下，桥梁受力情况。加载车辆布置如图10所示。

图5 应力测点布置图（单位：mm）

图7 加载车辆布置图（二）（单位：m）

3 动载试验方案设计

动载试验主要测定桥梁在动力荷载作用下的受迫振动，包括动力增大系数和动态响应等动力参数。

3.1 行车试验

试验时以1辆标准车(重30 t的载重汽车)分别以车速为10 km/h，20 km/h，30 km/h，40 km/h 匀速通过桥跨结构，由于在行驶过程中对桥面产生冲击作用，从而使桥梁结构产生振动。通过动力测试系统测定测试截面处的动应变时间历程曲线，以测得在行车条件下的振幅响应及冲击系数。

图8 加载车辆布置图（三）（单位：m）

图9 加载车辆布置图（四）（单位：m）

图10 加载车辆布置图（五）（单位：m）

3.2 刹车试验

试验时，让1辆标准车分别以10 km/h和20 km/h的速度匀速行驶至测试截面处(跨中位置)时实施紧急刹车，使其产生较大的制动力并对桥梁形成一定的冲击作用，测定跨中测点的振幅响应及冲击系数。

3.3 跳车试验

在桥梁测试截面处(跨中位置)桥面设置高度为4 cm的障碍物，模拟桥面铺装的局部不平整或损伤状态。试验时，让1辆载重汽车分别以10 km/h和20 km/h的速度匀速通过桥跨结构，在跨越障碍时对桥梁形成冲击作用，激起桥梁较大的竖向振动，测定此时桥梁在桥面不良状态时运行车辆荷载作用下的动态响应。

4 结语

钢桁腹组合梁桥是一种新型结构桥梁，具有独特的构造和受力形式，本文针对这种桥梁的成桥荷载试验进行了设计，提出了静载和动载试验方案，对该种桥梁的成桥性能试验具有一定的指导意义。

［1］刘玉擎.组合结构桥梁［M］.北京:人民交通出版社，2005.

［2］崔国宏，沈东强，高 丽，等.新保安大桥成桥静动载试验研究［J］.铁道建筑，2007(8):5-7.