简支梁桥换梁后静载试验研究

代少敏

广东华路交通科技有限公司（510420）

简支梁桥换梁后静载试验研究

代少敏

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通过对采用换梁方式进行维修后的某小桥进行静载试验，评价桥梁承载能力及维修加固效果。基于实测挠度计算试验荷载作用下各梁横向分布系数来评价桥梁横向整体性能。通过布设监测点，探讨更换梁体与相邻梁体的连接情况。

桥梁工程；维修加固；静载试验；横向分布系数

荷载试验是评价桥梁工作性能和承载能力的有效手段，通过对采用换梁方式进行维修后的某小桥进行静载试验，评价其承载能力及维修加固效果。对于多梁式简支梁桥，梁体横向整体性能对桥梁结构尤为重要，通过试验实测挠度可以计算试验荷载作用下各梁的横向分布系数，从而评价桥梁横向整体性能。考虑到桥梁进行了换梁的特殊性，试验过程中通过布设监测点，分析更换的梁体与相邻梁体的连接情况。

1 工程概况

跨径为8 m的某简支空心板小桥,原桥共有11片空心板，由于梁体出现严重病害，维修加固时将原9#、10#两片梁更换为现浇板，并更换桥面铺装，桥梁换梁前后的横断面示意图见图1。

图1 桥梁横断面布置示意图

为检验桥梁结构的承载能力和工作性能，了解维修加固效果，为桥梁养护管理提供依据，特对该桥进行静载试验。

2 试验方法及测点布置

2.1 试验方法

根据该桥维修加固情况和目前的结构受力特点，选择该桥的试验工况为2个，即:9#梁跨中最大正弯矩工况（工况1）;1#梁跨中最大正弯矩工况（工况2）。

静载试验按照荷载等效模拟的方法逐级加载，工况1和工况2均采用4台重约350 kN的车辆，车辆布置采用偏载方式，分3级进行加载。

2.2 测点布置

挠度测点布置在每片梁跨中及两端支座处。应变测点布置在每片梁梁底跨中位置，为监测更换的梁体与相邻梁体横向连接情况，在其接缝处跨缝也布置应变监测点。

3 试验结果分析

3.1 桥梁总体性能评价

按照规范要求，求出工况1、工况2满载下桥梁挠度校验系数、应变校验系数、相对残余变形等指标，并与规范规定值进行比较。经数据处理和计算分析，各项试验指标均满足规范的要求，各试验曲线的变化与理论计算结果基本相符，表明该梁在力学性能上满足设计要求。

3.2 基于实测挠度的横向整体性能分析

通过试验荷载作用下各梁的横向分布系数实测值与理论值的对比，可以评价桥梁横向整体性能。通过两者的对比曲线，可以分辨横向联系存在缺陷的部位，从而为桥梁后期运营和养护管理提供参考。

横向分布系数理论值计算时，先采用文献[1]方法编程计算各梁横向分布影响线，再按照实际布载计算得到;横向分布系数实测值按照公式（1）[2]计算。

其中:mk、fk、Ek、Ik分别为第k片梁的横向分布系数、实测挠度、材料弹性模量、截面惯性矩；N为加载车辆数。

试验荷载作用下各梁荷载横向分布系数理论值、实测值见表1所示，两者对比图见图2、图3所示。

表1 试验荷载作用下各梁横向分布系数对比

图2 工况1满载时荷载横向分布系数对比图

图3 工况2满载时荷载横向分布系数对比图

由表1及图2可以看出，在两种荷载工况满载的荷载模式下，各梁荷载横向分布比例系数实测值与理论计算值基本一致，桥梁横向整体性与理论计算基本相符。

在工况1荷载模式下，9#、11#梁分配荷载比理论计算略偏大，自6#梁开始，远离加载侧梁体分配荷载比理论计算略偏小，原因可能在于6#～7#梁间横向联系相对偏弱，这对荷载横向传递有一定的影响。在工况2荷载模式下，3#～5#梁分配荷载偏大，2#～3#梁以及5#～6#梁间实测曲线存在突变，且自6#梁开始,远离加载侧的各梁所分配荷载均偏小,说明2#～3#梁以及5#～6#梁间横向联系偏弱，这与外观检查时2#～3#梁、5#～6#梁间铰缝病害相比其他梁间铰缝严重的情况相吻合。

由以上分析可知,该桥在试验荷载模式下，桥梁横向整体性与理论计算基本符合，但仍未完全恢复至设计要求，个别梁间横向联系偏弱。

3.3 更换梁体与相邻梁体的连接情况

试验结果表明，在各级荷载作用下，更换梁体与左右侧梁体接缝处应变监测点实测值未出现明显变化，说明更换梁体与左右侧梁体横向连接处未出现开裂，其整体连接性能正常。

4 结论及对策

通过静载试验和计算分析，表明该桥承载能力满足设计荷载等级的要求，桥梁横向整体性与理论计算基本相符，个别梁间横向联系偏弱，更换梁体与左右侧梁体整体连接性能正常。

根据以上分析,并结合该桥的实际工作状况，建议采取的养护措施有:

1）加强桥梁的日常养护和定期检查，应特别注意更换梁体与相邻梁体的连接情况以及横向联系偏弱处铰缝病害情况。

2）鉴于缺乏该桥维修加固前的相关试验资料，本次荷载试验数据未能与维修加固前的状况进行对比，建议今后可在条件允许情况下，选择具有代表性的同类型桥梁在维修加固前后分别进行荷载试验，以便更清楚地了解维修加固效果，为优化和改进旧桥维修加固方法提供参考。

[1]邵旭东,程翔云,李立峰.桥梁设计与计算[M].北京:人民交通出版社,2007.

[2]代少敏.简支梁桥实测荷载横向分布系数研究[J].山西建筑,2011,37(18):176-178.