河北省某立交橋靜載試驗(yàn)研究

【摘 要】依據(jù)國家相關(guān)檢測規(guī)范和設(shè)計(jì)規(guī)范，對河北省某立交橋開展靜荷載試驗(yàn)，考察橋梁結(jié)構(gòu)在正常使用狀態(tài)下的力學(xué)性能，判明結(jié)構(gòu)的承載能力和使用條件，積累橋梁的技術(shù)資料，為安全營運(yùn)和養(yǎng)管提供依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】立交橋 靜載試驗(yàn)研究

一、檢測內(nèi)容和目的

（一）本次荷載試驗(yàn)為靜力載荷試驗(yàn)，其目的是：

1、檢驗(yàn)新建橋梁結(jié)構(gòu)的承載能力和使用條件。通過荷載試驗(yàn)考察橋梁的施工質(zhì)量和結(jié)構(gòu)性能，判明結(jié)構(gòu)的實(shí)際承載能力和工作狀態(tài)，為交竣工驗(yàn)收、為后期營運(yùn)和養(yǎng)管提供科學(xué)依據(jù)。

2、通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)及理論計(jì)算，分析橋梁上部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

（二）本次試驗(yàn)執(zhí)行及參考以下相關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)和資料：

1、《城市橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范》（CJJ 11-2011）；

2、《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTG D60-2004）；

3、《公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程》（JTG/T J21-2011）；

4、《城市橋梁工程施工與質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（CJJ2-2008）；

5、《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJ D62-2004）；

6、《城市橋梁抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（CJJ 166-2011）；

7、《大跨徑混凝土橋梁的試驗(yàn)方法》（交通部公路科學(xué)研究所）；

8、《公路橋梁荷載試驗(yàn)與結(jié)構(gòu)評定》（人民交通出版社）；

9、相關(guān)設(shè)計(jì)資料。

（三）橋梁構(gòu)件編號方法

1、檢查順序：橫橋向從左至右方向進(jìn)行檢查。

2、檢查位置描述：對整個橋梁應(yīng)進(jìn)行實(shí)地外觀檢測，包括橋梁結(jié)構(gòu)各部分的裂縫、變形、構(gòu)件位置等。為使現(xiàn)場檢查井然有序，橋梁部位做如下約定。

（1）前進(jìn)方向：從北到南。

（2）橋臺（墩）編號：靠北側(cè)為0#臺，依次為1#墩、2#墩…

（3）蓋梁編號：同橋墩編號。

（4）空心板編號：從東至西依次為Kn-1#板、Kn-2#板…

（5）支座編號：處于n跨n-1#墩上支座從東至西依次為Kn-0-1#、Kn-0-2#…處于n跨n#墩上支座從東至西依次為Kn-1-1#、Kn-1-2#…

（6）空心板鉸縫編號：從東至西編號為Kn-#1、Kn-2#…

二、理論計(jì)算

理論計(jì)算包括設(shè)計(jì)內(nèi)力計(jì)算和試驗(yàn)荷載效率計(jì)算，本次試驗(yàn)采用Midas Civil 2012建立有限元模型進(jìn)行內(nèi)力分析計(jì)算，結(jié)合橋梁荷載試驗(yàn)專家進(jìn)行輔助分析。

（一）試驗(yàn)原理

橋梁靜力載荷試驗(yàn)是按照預(yù)定的試驗(yàn)?zāi)康呐c要求，將靜力的荷載作用在橋梁上的指定位置上，觀測橋梁結(jié)構(gòu)的靜力位移、靜力應(yīng)變、裂縫等參數(shù)的試驗(yàn)項(xiàng)目，然后根據(jù)有關(guān)規(guī)范和規(guī)程的指標(biāo)，判斷橋梁結(jié)構(gòu)在荷載作用下的工作性能及使用能力。

（二）試驗(yàn)方法

1、應(yīng)變測量選用應(yīng)力計(jì)，采用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)直接測讀；撓度是采用DSZ2-2+FS1（測微器：FS1）水準(zhǔn)儀及鋼銦尺直接測讀橋面布設(shè)的測點(diǎn)。

2、試驗(yàn)選擇在氣溫變化不大和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定趨于穩(wěn)定的時(shí)間間隔內(nèi)進(jìn)行，測量記錄每級工況下的氣溫。

3、測量時(shí)間：每級荷載施加后穩(wěn)定5分鐘后開始讀數(shù)，均在結(jié)構(gòu)變位達(dá)到相對穩(wěn)定后，進(jìn)入下一級荷載。

4、分級施加荷載，試驗(yàn)荷載分成三級加載，一級卸載，加載方式為單次逐級遞加到最大，然后逐級卸到零。為了防止結(jié)構(gòu)的的意外損傷，應(yīng)對應(yīng)變、撓度、測讀數(shù)據(jù)進(jìn)行初步分析判斷，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常，應(yīng)檢查分析。

（三）靜力載荷試驗(yàn)

根據(jù)橋梁設(shè)計(jì)荷載等級及試驗(yàn)要求，采用Midas Civil 2012建立有限元模型進(jìn)行內(nèi)力分析計(jì)算，確定加載車輛及數(shù)量，根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、全面反映新橋橋跨特點(diǎn)及選取橋跨結(jié)構(gòu)最不利受力位置布載情況，確定橋梁靜載試驗(yàn)工況。

該聯(lián)試驗(yàn)加載工況如下：

工況一：縱橋向按I-I截面最大正彎矩布載，橫橋向左側(cè)偏載；

工況二：縱橋向按I-I截面最大正彎矩布載，橫橋向右側(cè)偏載；

工況三：縱橋向按I-I截面最大正彎矩布載，橫橋向中載；

工況四：縱橋向按II-II截面最大剪力布載，橫橋向左側(cè)偏載；

工況五：縱橋向按II-II截面最大剪力布載，橫橋向右側(cè)偏載。

試驗(yàn)加載工況如下：

工況六：縱橋向按III-III截面最大正彎矩布載，橫橋向左側(cè)偏載；

工況七：縱橋向按III-III截面最大正彎矩布載，橫橋向中載；

工況八：縱橋向按IV-IV截面最大負(fù)彎矩布載，橫橋向左側(cè)偏載

三、結(jié)論

（一）本次河北省某立交橋橋梁檢測工作嚴(yán)格執(zhí)行現(xiàn)有有關(guān)規(guī)范、規(guī)程，工作質(zhì)量、可靠。

（二）靜力載荷試驗(yàn)結(jié)論

1、該橋在各試驗(yàn)工況荷載試驗(yàn)作用下的最大試驗(yàn)荷載效率介于0.95～1.03之間，均滿足規(guī)范要求的，從而保證了本次試驗(yàn)的有效性。

2、該橋橋跨結(jié)構(gòu)在各試驗(yàn)工況荷載作用下，各控制截面的實(shí)測撓度、應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)均小于1.0，表明該橋橋跨結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度能滿足規(guī)范和設(shè)計(jì)要求。

3、該橋橋跨結(jié)構(gòu)在相應(yīng)工況靜載試驗(yàn)下的相對殘余撓度（或殘余應(yīng)變）均小于規(guī)范的20%要求，且逐級加載時(shí)主要控制截面的撓度（或應(yīng)變）表現(xiàn)為線性增長趨勢，各控制截面撓度（或應(yīng)變）實(shí)測值與理論值關(guān)系曲線均呈現(xiàn)為線性，表明該橋上部結(jié)構(gòu)處于較好的彈性工作狀態(tài)。