双层桥面预应力混凝土连续刚桁桥静载试验分析

侯 攀，彭放枚，蒙方成

(1.广西壮族自治区交通规划勘察设计研究院，广西 南宁 530029；2.广西建设职业技术学院，广西 南宁 530003)

双层桥面预应力混凝土连续刚桁桥静载试验分析

侯 攀1，彭放枚2，蒙方成1

(1.广西壮族自治区交通规划勘察设计研究院，广西 南宁 530029；2.广西建设职业技术学院，广西 南宁 530003)

与普通的静载试验不同，双层桥面预应力混凝土连续刚桁桥静载试验有其独特的特征。文章以某双层桥面预应力混凝土连续刚桁桥为例，阐述了其静载试验的内容和方法，并通过对试验结果的分析比较，对桥梁的工作性能作出了评价，为采用静载试验评定双层桥面预应力混凝土连续刚桁桥的工作性能提供参考。

刚桁桥；双层桥面；静载试验；工作性能

0 引言

随着我国交通事业的迅速发展，桥梁的种类和数量越来越多，而桥梁通车后在使用过程中的安全问题也越来越受到重视。桥梁荷载试验是直接对桥梁进行加载，再进行相关的测试、记录，最后对承载能力和使用性能进行分析，从而推断出桥梁的工作状态。本文结合某双层桥面预应力混凝土连续刚桁桥实例，以静载试验结果为依据，分析桥梁的工作性能，为同类桥梁的静载试验提供技术参考。

1 工程概况

大桥于1995年7月建成通车，全桥长785.5 m，主桥跨径组合为(60+3×100+60)m，主桥为平行弦双层桥面预应力混凝土连续刚桁桥，中跨跨中设置摆柱铰。桥面横向全宽采用两纵向桁片支承联接，其高度为6.35 m，桁片横向通过横向安装行车道、人行道板、横向桥面钢筋网和施加横向预应力钢筋联成整体。上弦杆为U形断面，下弦杆为带缺口矩形断面。桥高40 m，主墩为4桩式高桩承台，桩径为2.2 m。桥面净宽为：上层机动车道为净8.0 m(弯道两侧各加宽0.75 m)，下层人行、自行车道为净5.0 m。主桥桥型布置情况见图1。

图1 主桥桥型布置图(单位：cm)

2 静载试验

静载试验是使试验荷载在指定位置对桥梁进行加载，测试桥面挠度、梁体控制截面应变的增量，确定桥梁结构的实际工作状态与设计期望值是否相符，并判定结构的施工质量、运营安全度。它是检验桥梁结构强度、刚度等的最直接、有效的方法。

2.1 试验内容

2.1.1 构件应变测试内容

外观检测结果表明右桁片病害较多，本次静载试验控制杆件主要选取右桁片，选取如图2中A～F截面的相应杆件进行应变测试。

图2 主桥静态应变测点布置图

2.1.2 结构变形测试内容

主桥挠度测点在纵桥向上分别布置在3#跨、4#跨的四等分点，2#跨和5#跨跨中以及2#～4#墩支点，1#～11#测点为右桁片测点。测点均布置于上弦杆底部，粘贴棱镜，采用全站仪进行测量。

为测试试验荷载下摆柱铰的工作性能，本次试验在左、右桁片摆柱均设置变形测点，测试在荷载作用下，摆柱铰的竖向变形及相对转动变形，测点布置示意图见图3。其中W1～W4分别测试上下端摆柱纵桥向相对位移，W5～W6测试摆柱的竖向总变形，W7～W8测试下摆柱的竖向变形。

图3 摆柱性能测点布置图

2.1.3 杆件裂缝测点布置

本桥拱下弦杆与下弦杆交接处普遍开裂，竖杆及斜杆也出现超限裂缝。为了解荷载作用下裂缝的发展状况，本次试验对重要结构的裂缝进行了荷载作用下的宽度及相对位移观测，裂缝监测位置示意图见图4，裂缝处传感器布置示意图见图5。

图4 裂缝监测部位示意图

图5 裂缝处传感器布置示意图

2.2 试验荷载及加载工况

为了确定各种工况的最不利等效荷载，采用桥梁计算软件MIDAS建立有限元模型，共采用750个节点，1 015个单元，计算在设计荷载作用下的各控制截面的最大设计弯矩，按影响线采用等效加载方式确定实际加载车辆数及其纵向布置(见图6)。结合该桥实际情况及试验特点，选择4种最不利荷载进行静载试验，静载试验工况如表1所示。本次荷载试验共采用6辆29 t双后轴载重车。

图6 主桥有限元计算模型图

表1 静载试验工况说明及荷载试验效率表

注：控制项目轴力受拉为正，受压为负，单位为kN；弯矩以截面下缘受拉为正，受压为负，单位为kN·m；挠度以向下为正、向上为负，单位为mm。

3 静载试验结果与分析

校验系数是反映静载试验结果数据有效性以及结构受力合理性的一个重要参数，它是某一测点的实测值与相应的理论计算值的比值，实测值可以是挠度、位移、应力或力的大小。结构在试验荷载作用下产生效应(应力、挠度)的理论值是按照实际结构尺寸建立的有限元模型计算得到的。

3.1 应变结果分析

各试验工况荷载作用下各测试截面实测应变结果见表2，试验结果表明：

(1)控制截面测点应变校验系数在0.28～0.88之间，说明试验桥跨控制截面的强度满足设计要求。

(2)控制截面相对残余应变均<20%，说明试验桥跨结构处于弹性工作状态。

3.2 结构变形结果分析

3.2.1 主桥挠度测试结果分析

各试验工况作用下，主桥挠度测试结果见表3，试验结果表明：

(1)控制截面挠度校验系数在0.19～0.49之间，说明试验桥跨的刚度满足设计要求。

(2)各控制截面的相对残余挠度均<20%，说明试验跨结构处在弹性变形范围之内。

表2 静载试验各工况控制截面应变测试结果表

表3 静载试验各工况主桥挠度测量结果表

3.2.2 摆柱铰变形测试结果分析

摆柱铰变形测试结果见表4，试验结果表明：

(1)摆柱铰在试验荷载作用下，最大纵桥向位移0.37 mm，卸载后基本恢复；最大压缩量为0.10 mm，卸载后基本恢复。

(2)结合前文摆柱混凝土应变测试结果及主桥挠度测试结果，该桥摆柱工作性能良好。

表4 静载试验工况1摆柱铰变形性能观测测点测量结果表

3.3 裂缝观测结果分析

裂缝观测结果见表5，试验结果表明，在荷载作用下，被监测裂缝宽度变化幅度较小，裂缝最大宽度为0.082 mm，拱下弦杆与下弦杆裂缝监测部位1-1处裂缝最大开展宽度为0.082 mm，裂缝纵桥向相对位移最大为0.276 mm，所有裂缝在卸载之后基本恢复。

表5 静载试验各工况裂缝观测点测量结果表(mm)

注：表中的数值除7号外，正值为裂缝宽度增加，负值为裂缝宽度减小。

4 结语

通过对主桥结构分析及静载试验结果分析，对该桥提出以下建议：

(1)按照现行《公路桥涵养护规范》(JTG H11-2004)等相关规范及文件的要求，做好桥梁日常养护管理工作；

(2)主桥桁片连接件多为预制拼装构件，存在较多体内预应力束，建议对预制拼装连接缝加强观测；

(3)主桥桁片较多杆件出现裂缝，建议加强裂缝观测，并监控裂缝的发展，选择合适的时机对裂缝进行处理；

(4)拱下弦杆与下弦杆连接处存在裂缝且在试验荷载作用下呈发展趋势，建议对该部位进行及时加固；

(5)摆柱铰的正常工作对于桥梁结构的安全至关重要，摆柱上、下端的铰接处为检测盲区，摆柱内的竖向预应力钢束在该区域存在应力突变且属于防腐薄弱区，现有无损检测技术无法探明该部位预应力钢束的损伤情况，建议对摆柱铰今后的工作性能予以重视；

(6)建议对主桥预制拼装连接缝、摆柱较以及杆件关键结点进行结构长期健康监测，以保证结构安全；

(7)建议加强桥梁运营管理，严禁超载超速，以保证桥梁结构安全。

[1]彭放枚，侯 攀.大跨度连续梁桥静载试验及承载能力评价[J].管理学家，2014(11)：287.

[2]刘龙飞.双层桥面连续刚桁桥的设计与施工[J].公路，1996(5)：1-6.

[3]邱国阳，徐 骢.大跨高墩连续钢构桥和在试验与评价[J].中国水运，2012，12(2)：180-186.

[4]JTG D62-2004，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].

Static Load Test of Double-layer Deck Prestressed Concrete Continuous Rigid Truss Bridge

HOU Pan1，PENG Fang-mei2，MENG Fang-cheng1

(1.Guangxi Communications Planning Surveying and Designing Institute，Nanning，Guangxi，530029；2.Guangxi Polytechnic of Construction，Nanning，Guangxi，530003)

Different from ordinary static load test，the static load test of double-layer deck prestressed con-crete continuous rigid truss bridge has its own unique characteristics.Taking a double-layer deck prestressed concrete continuous rigid truss bridge as the example，this article described the contents and methods of its static load test，and through the analysis and comparison of test results，it evaluated the work performance of bridges，thereby providing the reference for using the static load test to evaluate the work performance of double-layer deck prestressed concrete continuous rigid truss bridge.

Rigid truss bridge；Double-layer deck；Static load test；Work performance

U448.22+

A

10.13282/j.cnki.wccst.2015.04.016

1673-4874(2015)04-0055-04

2015-03-07

侯 攀，助理工程师，硕士，主要从事桥梁检测及加固研究工作。