鋼桁腹橋梁成橋荷載試驗方案設(shè)計

汪宜軍 張建東

(1.江蘇省交通運輸廳工程質(zhì)量監(jiān)督局，江蘇南京 210001;2.江蘇省交通科學(xué)研究院股份有限公司，江蘇南京 211112)

鋼桁腹預(yù)應(yīng)力混凝土組合梁橋是一種新型組合結(jié)構(gòu)橋梁，它用鋼腹桿代替混凝土腹板，形成由混凝土頂、底板和鋼腹桿共同受力的結(jié)構(gòu)體系［1］。為了確保橋梁成橋后的正常運營，需要通過橋梁現(xiàn)場荷載試驗，對橋梁結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)進(jìn)行直接測量以驗證橋梁的實際承載能力［2］。本文通過對某鋼桁腹組合梁橋進(jìn)行靜載試驗方案研究，制定出適合該種橋型的試驗方案，為我國同類橋梁建設(shè)和成橋荷載試驗積累技術(shù)經(jīng)驗。

1 工程概況

某鋼桁腹組合梁橋上部結(jié)構(gòu)為兩跨鋼桁腹預(yù)應(yīng)力混凝土組合箱梁，跨徑布置為2×35 m。主梁采用單箱單室截面，箱梁頂寬8.5 m，底寬 4.8 m;箱梁梁高1.8 m;箱梁翼緣長 1.85 m，端部厚度為20 cm，根部腹板中心處厚度為55 cm。橋梁布置如圖1所示。

圖1 橋梁布置圖（單位：mm）

2 靜載試驗方案設(shè)計

針對該種橋梁獨特的特點，設(shè)計出一個能夠反映其關(guān)鍵性能的成橋荷載試驗方案并實施，用以驗證該橋是否能夠滿足相關(guān)規(guī)范的要求。

2.1 加載車的選取

成橋試驗采用4輛22 t加載車進(jìn)行等效加載，車型如圖2所示，加載車輛橫向布置如圖3所示。

圖2 加載車型圖（單位：cm）

圖3 加載車橫向布置圖（單位：mm）

2.2 控制斷面的選取

選取6個控制截面，對控制截面的應(yīng)力，撓度以及頂?shù)装宓募袅?yīng)進(jìn)行分析，測試截面位置如圖4所示。其中應(yīng)力測試位置為1—1截面、2—2截面、5—5截面，撓度測試截面為2—2截面、3—3截面、6—6截面。應(yīng)力測點位置見圖5。

圖4 測試截面位置示意圖

2.3 測試工況

為了全面考察該橋受力狀況，共設(shè)置了5種測試工況，分別針對橋梁在不同受力情況下的性能進(jìn)行研究。

1)工況1。測試目的為:測試端支點附近鋼腹桿受力情況。加載車輛布置如圖6所示。

2)工況2。測試目的為:測試跨中附近承受最大正彎矩情況下，橋梁整體受力情況。加載車輛布置如圖7所示。

3)工況3。測試目的為:測試體外索轉(zhuǎn)向塊處在承受最不利荷載情況下的受力行為。加載車輛布置如圖8所示。

4)工況4。測試目的為:測試承受最大拉力和壓力的鋼腹桿受力情況。加載車輛布置如圖9所示。

5)工況5。測試目的為:測試中支點附近承受最大負(fù)彎矩情況下，橋梁受力情況。加載車輛布置如圖10所示。

圖5 應(yīng)力測點布置圖（單位：mm）

圖7 加載車輛布置圖（二）（單位：m）

3 動載試驗方案設(shè)計

動載試驗主要測定橋梁在動力荷載作用下的受迫振動，包括動力增大系數(shù)和動態(tài)響應(yīng)等動力參數(shù)。

3.1 行車試驗

試驗時以1輛標(biāo)準(zhǔn)車(重30 t的載重汽車)分別以車速為10 km/h，20 km/h，30 km/h，40 km/h 勻速通過橋跨結(jié)構(gòu)，由于在行駛過程中對橋面產(chǎn)生沖擊作用，從而使橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生振動。通過動力測試系統(tǒng)測定測試截面處的動應(yīng)變時間歷程曲線，以測得在行車條件下的振幅響應(yīng)及沖擊系數(shù)。

圖8 加載車輛布置圖（三）（單位：m）

圖9 加載車輛布置圖（四）（單位：m）

圖10 加載車輛布置圖（五）（單位：m）

3.2 剎車試驗

試驗時，讓1輛標(biāo)準(zhǔn)車分別以10 km/h和20 km/h的速度勻速行駛至測試截面處(跨中位置)時實施緊急剎車，使其產(chǎn)生較大的制動力并對橋梁形成一定的沖擊作用，測定跨中測點的振幅響應(yīng)及沖擊系數(shù)。

3.3 跳車試驗

在橋梁測試截面處(跨中位置)橋面設(shè)置高度為4 cm的障礙物，模擬橋面鋪裝的局部不平整或損傷狀態(tài)。試驗時，讓1輛載重汽車分別以10 km/h和20 km/h的速度勻速通過橋跨結(jié)構(gòu)，在跨越障礙時對橋梁形成沖擊作用，激起橋梁較大的豎向振動，測定此時橋梁在橋面不良狀態(tài)時運行車輛荷載作用下的動態(tài)響應(yīng)。

4 結(jié)語

鋼桁腹組合梁橋是一種新型結(jié)構(gòu)橋梁，具有獨特的構(gòu)造和受力形式，本文針對這種橋梁的成橋荷載試驗進(jìn)行了設(shè)計，提出了靜載和動載試驗方案，對該種橋梁的成橋性能試驗具有一定的指導(dǎo)意義。

［1］劉玉擎.組合結(jié)構(gòu)橋梁［M］.北京:人民交通出版社，2005.

［2］崔國宏，沈東強，高 麗，等.新保安大橋成橋靜動載試驗研究［J］.鐵道建筑，2007(8):5-7.