某工程50m钢箱梁荷载试验法评定桥梁承载能力

顾斯奇

摘 要：钢箱梁由于采用钢材承重，自重较轻，施工迅速和环境影响小等诸多优点而广泛应用于大跨径桥梁中。对于新建桥梁，需要通过荷载试验检验桥跨结构的设计与施工质量，确定工程的可靠性，为桥梁顺利的投入运营提供可靠依据。本文以某项目为工程背景，对50m跨钢箱梁进行了荷载试验。通过在荷载试验中对各试验工况的数据进行采集与分析，了解了桥梁结构的实际工作状态，检验了桥梁结构整体的施工质量与受力性能，对桥梁结构的正常使用性能、强度和刚度等各项指标做出了全面的评价，并对桥梁结构的实际承载能力做出科学的评估，也为今后相似工程提供一些可供参考的经验。

关键词：桥梁荷载试验；桥梁静载试验；桥梁承载能力评定；应力；应变；变位

1 工程概况

本桥为某工程高架桥中一跨50m简支钢箱梁，桥面横断布置为0.4m（边防撞墙）+11.07m（机动车道）+0.56m（中防撞墙）+11.07（机动车道）+0.4m（边防撞墙）=23.5m。

2 荷载试验目的

（1）通过测定桥梁结构在试验荷载作用下的实际工作状态，检验桥梁的承载能力是否满足正常使用状况的要求；

（2）通过荷载试验建立桥梁初始技术档案，为桥梁的后期运营、养护管理提供依据。

3 荷载试验内容

首先对进行荷载试验的50m钢箱梁按照本桥设计施工图的相关参数建立计算模型，然后对模型分工况进行加载验算，找出各工况最不利截面作为测试截面。本试验根据控制截面的内力影响线，用加载车布载，使控制截面的力矩与计算标准活载作用下的设计力矩之比达到试验荷载效率的要求。加载前在测试截面处粘贴应变计，以观测静荷载加载过程中测点应变的变化；同时对该截面进行挠度量测，挠度量测时通过在检测截面梁底粘贴反射片，利用高精度全站仪进行观测。

4 荷载试验结果及计算分析

4.1 模型建立

50m简支钢箱梁桥计算采用Midas Civil进行建模计算，全桥共有节点329个，单元620个。

4.2 控制截面选择及测点布置

计算采用城-A级荷载等级，根据桥梁活载作用下的内力包络图，参考《公路桥梁荷载试验规程》JTG/T J21-01-2015中简支梁桥加载测试主要工况可确定该桥的试验工况及各测试控制截面。

试验工况为：中载跨中最大正弯矩工况和偏载跨中最大正弯矩工况。测试项目为位移和应变。

50m简支梁桥跨中控制截面共布置6个应变测点，其中梁底和梁侧各3个测点。

50m简支梁桥共布置5个挠度测点，其中跨中控制截面梁底3个测点，两侧支点各1个测点。

4.3 荷载效率

本桥设计荷载为城-A级荷载，所得该桥各测试工况校验系数为0.88～0.96，满足规范要求。

4.4 加载车辆

按照拟定的设计活载内力水平对结构影响线进行加载计算，获得设计活载内力，设计采用城-A级活载。按照计算得到的影响线，进行各工况分级加载布车。加载车型采用提前称重的自卸车共8辆，单车总重为350kN，前轴重70kN，中后轴各重140kN。

4.5 静载试验结果及分析

（1）应变及变位校验系数

50m简支梁桥各主要测点应变实测最大值为151με，应变计算最大值为168με，应变校验系数最大值为0.90；变位实测最大值为24.7mm，变位计算最大值为26.1mm，变位校验系数最大值为0.95。

（2）应变及变位残余值

通过量测50m简支梁桥得到各主要测点的相对残余应变最大值为5%，相对残余变位最大值为0。

5 荷载试验结论

（1）50m简支钢箱梁桥在试验荷载作用下，各个工况试验荷载下的主要测点应变校验系数最大值和变位校验系数最大值均小于1，说明本桥实际工作状况好于理论状况。

（2）50m简支钢箱梁桥在试验荷载作用下，各个工况试验荷载下的主要测点相对残余应变最大值和相对残余变位均未超过20%，说明本桥结构处于弹性工作状况。

（3）综上所述，由于主要测点静力荷载试验校验系数均小于1，相对残余变位未超过20%，则判定50m简支钢箱梁桥承载能力满足设计荷载城-A级荷载等级要求。

参考文献：

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

[2] JTG/T J21—2011.公路桥梁承载能力检测评定規程[S].

[3] JTG/T J21—01—2015.公路桥梁荷载试验规程[S].

[4] 刘自明，陈开利.桥梁工程检测手册（第二版）[M].北京：人民交通出版社，2010.