李 政 赵 恒 肖 珍
常德学院 湖南 常德 415000
某城市立交桥全长391m,共3联,为(3×35)m+(4×45)m+(3×35)m预应力混凝土先简支后连续T型梁桥,横断面形式为3.0m人行道+6.5m(非机动车道+单位车辆进出车道)+11.5m机动车道+0.5m防撞墙+0.5m花槽=22m。桥梁照片、立面布置及第二联横断面布置图如图1-3所示。
图1 桥梁照片
图2 立面布置图(从上至下依次为第一、二、三联)
图3 第二联横断面布置图
选择该立交桥第二联4×45m连续T梁中的一片45mT梁(第4跨左幅4#梁)进行静载试验,试验梁属边跨(第4跨)中梁,为裸梁,试验时按连续梁考虑。
(1)理论计算设计内力
根据《城市桥梁设计规范》(CJJ 11-2011)可知[1],该桥梁汽车荷载按城-A级;人群荷载为3.6kPa。对试验梁进行理论计算可知梁设计弯矩如表1所示。
表1 试验梁跨中截面设计荷载弯矩值
(2)试验荷载
本次静载试验采用堆载钢筋方式进行模拟试验加载,拟采用1/2跨径布载方案。根据弯矩等效的原则,计算加载集度为q=32M/ (3L2)=30.9kN/m,则需要钢筋的重量为G=qL=680kN,即需要68吨钢筋。按每捆钢筋重2.3吨,则需要钢筋捆数30捆。
(3)加载效率
根据《公路桥梁荷载试验规程》(JTG/T J21-01-2015)的要求[2],桥梁的静力试验按荷载效率来确定试验的最大荷载。在试验荷载作用下,试验梁控制截面的内力值及加载效率计算结果如表2所示。由此可见,试验梁加载效率满足规范要求。
(1)变形测点:在两边支座及L/4、L/2、3L/4处两侧布置,共10个,变形测点布置详见图4所示,变形采用百分表量测。
图4 T梁变形测点布置图
(2)应变测点:沿跨中截面的腹板布置,共4个,详见应变测点布置图5所示。
图5 应变测点布置示意图
(3)裂缝测点:试验前对各联各跨梁进行了全面详细的检查,未发现有明显裂缝存在。在整个静载试验过程中,应对试验梁的裂缝情况进行仔细观测,观测各级荷载作用下T梁裂缝情况。
本次静载试验采用钢筋作为配重分三级进行加载。第一级加载,跨中20m长度内均匀加载16捆钢筋,2层布置;第二级加载,跨中20m长度内继续加载6捆钢筋,2层布置;第三级加载,跨中20m长度内继续加载6捆钢筋,3层布置,静载试验加载如图6-7所示。
图6 45m跨径T梁布载结构图
图7 试验梁加载示意图(单位:cm)
经计算试验梁在各级荷载作用下,试验T梁在L/4、跨中、3L/4截面处变形及跨中梁底应变的理论计算结果如表3所示。
表3 控制截面变形及应力理论计算值
每施加一级荷载,持荷20分钟,记录各测点变形及应变;当荷载加至最大试验荷载后,持荷30分钟或梁体下挠不超过0.1mm/min,记录各测点的变形及应变,并检查梁体是否有裂缝发生。
当试验过程中发生下列情况应中途停止加载[3-4]:
(1)控制测点应力、变形(或挠度)已达到或超过计算的控制值时;
(2)结构裂缝的长度或缝宽急剧增加,新裂缝大量出现或缝宽超过允许值的裂缝大量增多时;
(3)桥梁沿跨长方向的实测变形曲线分布规律与计算结果相差过大时;
(4)发生其它影响桥梁承载能力或正常使用的损坏时。
试验梁跨中截面腹板在不同荷载工况下的应力值,详见表4,试验梁的应变及变形实测值均小于理论值,且分布规律与理论计算一致。
表4 各应变测点微应变理论值与实测值
通过静载试验,并考虑支座沉降的影响,可得到试验梁测点在各级荷载作用下的实测变形值,可知各点的实测变形值均小于理论计算值。各测点变形检测结果如表5所示。桥梁各测点的实测变形曲线与理论计算曲线一致(如图8所示)。
表5 各测点变形实测值和理论值比较表
图8 截面变形测试值与理论值比较图
在整个加载、卸载过程中,未见试验梁参数开裂现象。
通过对该立交桥进行静载试验,可得到以下结论:
(1)该桥梁的试验加载效率为98.3%,满足规范的要求。
(2)跨中截面腹板测点最大理论微应变值为210με,实测最大微应变为163变形,检校效率为0.776,其它各点的实测微应变值均小于理论计算值,各点的残余应变均小于20%,应变满足规范的要求。
(3)跨中截面最大理论计算变形值为29.49mm,实测最大变形为22.54mm,检校效率为0.764,其它各点的实测变形值均小于理论计算值,满足规范的要求。
(4)试验梁在试验荷载作用下梁体均未开裂,满足规范及设计要求。