钢桁腹梁桥静载试验及数据分析

崔海丽，赵明，周叶飞

（1.深圳市公路交通工程试验检测中心，广东　深圳　518049；2.深圳中广核工程设计有限公司，广东　深圳　518031）

钢桁腹梁桥静载试验及数据分析

崔海丽1，赵明2，周叶飞1

（1.深圳市公路交通工程试验检测中心，广东深圳518049；2.深圳中广核工程设计有限公司，广东深圳518031）

以国道107宝安段C匝道桥为工程背景，介绍了钢桁腹梁桥的静载试验方案；结合结构分析软件MIDAS/Civil 2010的理论计算结果，对桥梁的应变、挠度测试数据进行对比分析，结果表明该桥的强度、刚度、抗裂性均满足设计要求。

桥梁；钢桁腹梁桥；静载试验；MIDAS/Civil 2010；应变；挠度

钢桁腹梁桥是一种新型组合结构桥梁，它采用桁架腹杆代替砼腹板，将腹杆端部节点直接嵌固在砼顶板、底板中，形成由砼顶板、底板、钢桁腹杆、体外及体内预应力钢束共同受力的结构体系。与传统预应力砼箱梁桥相比，钢桁腹结构使桥梁结构的自重大大减轻；施工模板支架减少，减轻了基础的承重和支座反力；美观大方，与景观环境协调；方便施工、缩短工期、保护环境，具有良好的社会经济效益和环境效益。为保证桥梁建成通车后的安全运营，需通过现场静载试验来鉴定桥梁的承载能力。

1　工程概况

国道107宝安段兴围、黄田掉头匝道桥工程包括A、B、C 3个匝道桥。其中C匝道桥全长375 m，匝道中心线半径为30.5 m，桥跨布置为2×30.55 m钢桁腹梁+（30+40+40+30）m钢混组合梁+2 ×30.55 m钢桁腹梁+112.9 m叠合梁（其中100 m封闭）。主桥分为三联，第一联与第三联采用钢桁腹梁，梁高2 m，钢桁腹梁腹杆采用ϕ351×16 mm钢管，内浇筑C55微膨胀砼；第二联为钢-混组合梁，梁高2 m，箱外斜撑采用ϕ351×16 mm钢管，内浇筑C55砼，纵向两侧每2 m设一道。桁管与顶板、底板砼连接采用S-PBL剪力键及抗剪栓钉，纵肋开椭圆孔并与钢筋贯穿连接。

桥梁标准宽度为11.0 m，其横向布置：曲线梁为0.5 m防撞墙+0.5 m路缘带+4 m小车道+5 m大车道+0.5 m路缘带+0.5 m防撞墙；直线梁为0.5 m防撞墙+1.25 m路缘带+2×3.75 m车道+1.25 m路缘带+0.5 m防撞墙。机动车道采用单向1.5％横坡，直线段匝道依据半径和行车速度进行2％超高设计。设计荷载等级为城-A级、公路-Ⅰ级，单向双车道。C匝道桥第一联钢桁腹梁立面及标准断面见图1。

图1　C匝道桥第一联钢桁腹梁结构布置（单位：cm）

为检验桥梁结构在试验荷载作用下的实际工作状态，将荷载试验结果与理论计算结果作对比分析，对结构的承载能力作出综合评价，同时为中国钢桁腹梁桥的设计应用及静载试验积累经验。

2　试验方案

2.1空间梁格模型的建模思路

采用MIDAS/Civil 2010软件进行全桥建模，砼顶板、底板采用多道纵横向梁格模拟，桁架腹杆采用梁单元模拟，支座通过边界条件来模拟，建立空间梁格模型，得到理论值。结构分析离散模型见图2。

2.2测试截面及测点布置

（1）测试截面。根据试验目的，结合现场条件，选择距C18墩12.75 m处A截面为最大正弯矩及最大挠度控制截面，距C19墩2.8 m处B截面为最大负弯矩控制截面（见图3）。

（2）测点布置。A、B截面在砼顶板、底板分别布置3个静态应变测点，B截面两侧腹杆及斜撑共布置8个静态应变测点；A截面布置2个挠度测点（见图4）。

图3　测试截面布置

图4　测点布置（单位：cm）

2.3加载设备及加载方式

遵照内力等效的原则，按影响线布置试验荷载，试验采用4辆36 t载重汽车（见图5）。静力荷载试验效率控制在（0.8，1.0]。A、B截面测试工况加载布置见图6。

3　试验结果分析

3.1应变测试结果分析

图7为主梁主要应变测点的应变分析结果，表1为主梁主要应变测点的应变实测值及理论值。

图5　加载车尺寸及轴重示意图（单位：长度为cm；荷载为k N）

图6　加载车辆布置（单位：cm）

图7　主梁主要应变测点的应变分析

由表1和图7可以看出：满载时各应变测点的应变实测值均小于理论值，变化趋势一致，表明结构强度满足设计要求，且主要应变测点的校验系数为0.47～1.00，相对残余为-11％～11％，基本满足规范要求。

3.2挠度测试结果分析

表2为主梁主要挠度测点的挠度实测值及理论值对比。

由表2可知：满载时各挠度测点的挠度实测值均小于理论值，表明结构刚度满足设计要求，且主要挠度测点的校验系数为0.91、0.80，相对残余为2％、3％，满足规范要求。

表1　主梁主要应变测点的应变实测值及理论值

表2　主梁主要挠度测点的挠度实测值及理论值

4　结论

（1）试验荷载作用下各控制截面的应力实测值均小于理论值，且变化趋势一致，校验系数满足规范要求，说明控制截面强度满足设计要求。

（2）试验荷载作用下各控制截面的挠度实测值均小于理论值，校验系数满足规范要求，说明试验跨刚度满足设计要求。

（3）各控制截面在试验过程中及结束后均未发现有新裂缝产生，说明梁体抗裂性满足设计要求。

（4）空间梁格模型具有较高的精度，能较好地模拟桥梁结构受力情况，满足设计要求。

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1671-2668（2016）01-0183-03

2015-08-25