交通桥荷载试验及分析

武华宝，曹学伟，崔素芳

（山东农业工程学院国土资源与测绘工程系，山东 济南 250100）

交通桥荷载试验及分析

武华宝，曹学伟，崔素芳

（山东农业工程学院国土资源与测绘工程系，山东 济南 250100）

详细介绍了某闸泵站引水渠交通桥的静载试验及其结果。结合试验数据,通过计算分析了结构的各项工作性能指标,并为工程建设提供了有价值建议：交通桥承载能力应满足规范设计要求荷载等级（汽-20级）、严格控制超载、对空心板面下裂缝进行修补等。

交通桥；荷载；工况；挠度

1.问题的提出

某闸泵站引水渠交通桥长104m，跨径组合为：8×13m。桥面总宽7+2×1.00mm，孔跨13.0m，钢筋混凝土空心板斜交桥，斜交角度为50°，汽车荷载采用公路Ⅱ级标准，上部结构为装配式预应力钢筋混凝土等截面空心板斜板桥结构形式,混凝土的编号为C25。下部构造为柱式钢筋混凝土桥墩，全桥设三道伸缩缝，采用板式橡胶支座。该桥自建成以来出现较为严重的耐久性损伤，主要表现为桥板底部出现不同程度的横向裂缝，桥面出现斜向裂缝。随着码头超载车辆的不断作用，已严重危及桥梁的安全运营,为了科学确认其承载能力及工作性能，根据有关规范，对交通桥进行了荷载试验。

2.荷载对象及方法

选取岸边交通桥上部结构13.0m桥段作为试验对象,并将其视为简支梁。此处预制块裂缝较严重、裂缝数量亦较多，经检测混凝土强度较低但满足设计要求。该实验最终需要弄清楚预制块带裂缝工作时的各项性能指标,为此在试验过程中同时对挠度、应变、残余变形和残余应变进行测试,对加载过程中裂缝的变化进行实时观测,在外业测试和观测基础上进行跨中截面承载能力检算和主梁的刚度验算等。

试验依据交通部《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80/1-2004）、《大跨径混凝土桥梁的试验方法》、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)及有关设计要求进行。按结构控制断面在设计活荷载作用下产生的控制内力为加载依据,保证试验荷载在控制断面产生的内力满足《大跨径混凝土桥梁的试验方法》中规定的荷载效率。

3.荷载试验准备

实验前，对交通桥进行初步调查和质量检查，以能够确保桥梁现场检测工作的准确性和及时调整现场检测的重点。初步调查包括收集设计资料、施工资料，然后按照现有资料进行现场考察，核对结构类型和主要尺寸。质量检查时分别利用钢卷尺、PTS-C10裂缝观测仪和BY2002HT数显式混凝土回弹仪核对各结构尺寸、检查主梁裂缝宽度、测试主梁混凝土强度并检查主板混凝土开裂、破损现象。

4.荷载试验

4.1 静载试验

4.1.1 试验加载设备

（1）加载车队由东风EQ3126G19D型载货汽车、解放自卸汽车或近似型号的组成。汽车前轴重5T，载后总重量25T。上述车型的轴、轮距离尺寸详见图 1。

（2）试验车装载后，要经地磅称重，称重指标有：前轴实际重量、后轴实际重量，满载后总重量。所有试验车辆均要称重，满载后车辆实际总重量应在25吨左右，其重量误差在5%以内。根据称重结果，提供每辆试验车相应的实际重量值记录。

图1 试验车主要尺寸（单位：cm）

4.1.2 试验车辆的布置与加载工况

采用铰接板法计算空心板的横向分布系数，计算结果如下表。

表1 横向分布系数计算结果

由上表可以看出，1号梁即边梁的横向分布系数较大，因此，选取这1片梁进行荷载试验。

表2 加载效率

（1）跨中最大正弯矩

图2 纵向车辆布置图（单位：m）车的重轴在左边

（2）1/4跨中最大正弯矩

图3 纵向车辆布置图（单位：m）车的重轴在左边

（3）支座最大反力

图 4 纵向车辆布置图（单位：m）车的重轴在左边

4.1.3 车辆加载的方式

(1)车辆加载程序

表2为主桥静载荷载试验的加载工况情况。每级加载后，15分钟以后等桥梁变形稳定后进行相关的测试工作。其中，工况Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别按照1、2、3级加载。

(2)桥梁预压

采用两辆解放自卸车，横桥向对称并排由一端桥头出发，过桥进行预压加载试验。预压加载时，汽车行驶控制车速为5km/h。预加载时，各测试仪器检查是否有反应。

(3)正式加载试验

试验过程为：

静载试验前，调整仪器达到测试稳定要求。每一工况的静荷载试验，按照逐级加载方式，每级都要测读数。卸载也采取逐级卸载的方法。在试验过程中，静载试验校验系数要在《大跨径混凝土桥梁的试验方法》要求内。

（4）静载荷载的持续时间

当每一级荷载作用上后，仪器读数的变化趋于稳定时即可进行读数。

（5）静荷载试验终止条件

在试验过程中，出现以下情况中的任意一种情况则应终止试验并且及时上报现场协调小组，研究对策:a.控制测点的应力值超过计算值，且达到或超过按规范安全条件要求计算的控制应变值；b.控制测点的变位超过设计的容许值；c.桥梁受力部位发生损伤，影响结构承载能力和正常使用。

4.1.4 静载试验的温度

试验选择在气温变化不大的时间进行，现场选取晚上8点以后进行了荷载试验，现场温度测试表明：开始加载时为5℃，荷载试验结束时为4℃,温度变化很小，可以忽略温度对梁体受力特性的影响。

4.2 挠度测试

图5 现场挠度测点

表3 挠度测试结果

图5和表3分别为现场挠度测点的布置情况和挠度测试结果。由表3可以看出，挠度校验系数全部都在1以内，桥梁刚度满足设计要求，且从校验系数来看，桥梁刚度储备较大。

4.3 应变测试

图6 应变传感器在主梁上的布置及编号

表4 应变测试结果

图6和表4分别为应变传感器在主梁上的布置及编号和应变测试结果。由表 4可以看出，应变校验系数全部都在1以内，桥梁刚度满足设计要求。

4.4 残余变形和残余应变测试

各工况试验卸载后个别测点测试值未归零，现场读数结果表明，残余变形非常小，但是残余变形（应变）与总变形（应变）的比值均未超过20%。

4.5 加载过程中裂缝观测

对加载过程中1号梁（偏载所在的边梁）跨中位置下面的一条裂缝进行了裂缝宽度观测。

图7和表5分别为现场裂缝宽度观测部位与距离值和裂缝宽度观测结果（初始宽度：0.11mm）。

表5 裂缝宽度观测结果

图7 现场裂缝宽度观测部位与距离值

由表5可知，裂缝宽度在桥梁静载试验过程中并未发生变宽的现象。

5.回弹检测

图8 测区在主梁上的位置及编号

用BY2002HT数字型回弹仪检测主板混过凝土的强度，在每块梁的底部跨中位置及边板侧面分别设置测区，共10个测区，对每个梁进行回弹测试，计算整理后推定的混凝土强度如下表6：

表6 混凝土强度推定值

6.试验结论

如上所述，本次试验检测目的主要在于结合桥梁的调查、检测与检算结果，评定桥梁主板的实际工作状况、承载能力和使用条件。根据一般检查和检算结果，综合分析交通桥荷载试验各项数据，得出以下结论和建议：

（1）对空心板底面裂缝进行修补。

（2）对该桥下部结构裂缝宽度大于0.1mm裂缝进行压浆处治，对宽度小于0.1mm的裂缝进行表面封闭处治。

（3）交通桥承载能力满足规范设计要求荷载等级（汽-20级）。

（4）现场荷载试验前，发现该桥超载严重，必须进行严格控制超载。

[1]谌润水,胡钊芳.路桥梁荷载试验[M].北京:人民交通出版社,2003.

[2]张君禄,李红卫,袁明道.某桥闸交通桥静载试验分析[J].广东水利水电，2003（2）：39-43.

编辑：董刚

Load Test and Analysis of a Traffic Bridge

WU Huabao，CAO Xuewei，CUI Sufang
（Department of Land Resources and Surveying Engineering Shandong Agricultural and Engineering University，Jinan Shandong 250100）

A gate station diversion canal traffic bridge static load test and the results are presented in detail; combined with the test data,through calculation and analysis of the performance index of the structure,and provide valuable suggestions for engineering construction:the bearing capacity of the bridge traffic to meet the standard requirements of load grade (steam-20 level)，strict control of overloading,cracks under the hollow plate surface repair and so on.

traffic bridge；load；working condition；deflection

TV6

A

2095-7327（2017）-01-0036-05

武华宝(1983-)，男，山东泰安人，山东农业工程学院讲师,硕士，研究方向：水工结构工程和工程质量检测。