橋面調平層厚度對成橋靜載試驗理論結果影響分析

肖映城

【摘要】本文以醴茶高速幾座典型中小跨徑連續(xù)T梁橋位工程背景，運用midas/civil2012建立相應空間有限元模型，系統(tǒng)討論了橋面調平層剛度對成橋荷載試驗理論計算（控制截面撓度、應力）結果的影響，分析結果表明：對于中小跨徑梁而言，進行成橋荷載試驗方案確定時，必須計入調平層剛度，否則造成理論計算結果偏大20%～30%，荷載試驗校驗系數偏小。

【關鍵詞】橋梁靜載試驗；結果分析

1、概述

橋梁靜載試驗方案的擬定一般需要運用有限元軟件，通過將加載車等效為集中荷載，結合控制截面內力影響線確定加載位置，求得加載效率并得到應變、撓度控制值。在靜載試驗實施過程中，將據此應變、撓度控制值判斷結構承載能力及運營條件，若實測值超過控制值，則需要立即停止加載，查找超限原因。若控制值計算不精確，則可能導致誤判。

對于中小跨徑橋梁而言，橋面調平層一般采用混凝土現(xiàn)澆層，厚度為8cm—10cm，其標號與主梁混凝土大致相當，其剛度對梁板受力有一定貢獻。本文將以醴茶高速公路幾座典型橋梁為工程背景，定量討論調平層剛度對應變、撓度控制值的影響，并得出有關結論。

2、工程概況

醴茶高速公路是湖南省高速公路網岳汝高速的一段，途經醴陵市、攸縣、茶陵縣，主線全長105km，技術標準為雙向四車道高速公路，設計速度為100公里/小時，路基寬度26m，橋梁設計汽車荷載等級采用公路Ⅰ級，采用瀝表砼路面結構。本文選取醴茶高速第6合同段樂家廟大橋4×25m、第12合同段寨下大橋5×30m、第2合同段南河大橋3×40m等三種跨度預應力混凝土連續(xù)T梁橋。其中，25m跨徑T梁梁高1.7m，30m跨徑T梁梁高為2.0m，40m跨徑T梁梁高為2.5m。三類跨徑橋梁橫斷面及各片T梁編號如圖1所示。

3、有限元模型

根據設計施工圖紙，分別建立空間梁格有限元模型。模型中T梁采用梁單元，其截面尺寸不計入調平層，加載車采用等效集中荷載。為便于分析調平層厚度的影響，將調平層采用板單元模擬。若不考慮調平層的影響，則將板厚設置為0.001m，若計入調平層厚度，則將板厚設置為0.08m。三類橋梁有限元加載模型如下圖所示。

4、計算分析結果對比

為便于對比，本文擬定2個工況，即：

工況1：邊跨跨中最大正彎矩工況（外偏）；

工況2：主跨（次邊跨）跨中最大正彎矩工況（外偏）；

在此工況下，將加載車等效成集中荷載加于相應位置，求得控制斷面（邊跨跨中、主跨或次邊跨跨中）控制撓度、應力值對比如下表所示。表中，撓度為負值表示下?lián)?，應力以壓應力為負值。表中“偏差百分比?（不考慮橋面調平層/考慮橋面調平層-1）×100%”。偏差百分比為正則表示考慮橋面調平層則計算理論值小于不考慮橋面調平層計算理論值。

5、結論

（1）依據《公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程》（JTG-T J21-2011）相關規(guī)定，橋梁結構效驗系數；為實測彈性變位或者應變值，為理論計算變位或者應變值。如前文所述，為不考慮調平層理論計算變位或應變值，為不考慮調平層效驗系數；為考慮調平層理論計算變位或應變值，考慮調平層效驗系數。則考慮橋面調平層，其效驗系數會偏小。

（2）以樂家廟大橋工況1下1#梁為例，若實測撓度為8.58mm，不考慮調平層厚度時，其效驗系數為0.86，結構承載能力滿足要求，若考慮調平層剛度對結構的影響，則其效驗系數為1.00，得出承載能力不滿足要求的相反結論。而橋梁荷載試驗為通過校驗系數直接判定橋梁承載能力是否滿足要求，偏安全考慮，建議計算應該考慮橋面調平層剛度的貢獻，甚至對于現(xiàn)澆鋼筋混凝防撞欄，也要考慮其剛度貢獻。

（3）考慮調平層剛度與否，其效驗系數差別在17.0%～1.6%，且對于控制梁板影響大，對于非控制梁板影響較小。對于各類橋梁，建議混凝土橋面與梁體結合較好，在計算中可以考慮調平層厚度扣除2cm磨耗層（或者調平層厚度不均勻）后參與共同受力。

參考文獻

[1]交通運輸部公路科學研究院.公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程（JTG/T J21-2011）[S].北京：人民交通出版社，2011.11 33-37