預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋靜載試驗研究

曹宇鵬 萬義保

（江西省交通建設(shè)工程有限公司 江西南昌 330008）

1 試驗對象

某大橋為30m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋，上部結(jié)構(gòu)形式為3×30+2×30+60+（18+2×24+18）+（18+2×24+18）+（18+24+18），跨徑組合為預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆連續(xù)箱梁+鋼箱梁+預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆連續(xù)箱梁，本次試驗跨為邊跨及次邊跨，合計3個截面。

該橋為30m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋，公路等級為雙向四車道高速公路，設(shè)計時速80km/h，公路－Ⅰ級汽車載荷。橋梁全寬（單幅橋面凈寬9.5m）10.5m，其中0.5m防撞護(hù)欄+9.5行車道+0.5m防撞護(hù)欄，設(shè)計洪水頻率1/100。其斷面圖和立面圖分別如圖1所示。

圖1 30m現(xiàn)澆箱梁橋斷面圖（單位：cm）

現(xiàn)澆箱梁及橋面現(xiàn)澆層為C50混凝土，材料計算參數(shù)按規(guī)范取值?？箟簭椥阅Ａ?Eh=3.45×104MPa，容重 γ=26kN/m3，抗壓設(shè)計強(qiáng)度22.4MPa，線膨脹系數(shù)a=0.00001，抗拉設(shè)計強(qiáng)度1.83MPa。預(yù)應(yīng)力筋公稱直徑15.2mm，彈性模量為1.95×105MPa，松弛率取3.5%。根據(jù)《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》（JTGD60－2004）規(guī)定計算沖擊系數(shù)，基頻采用有限元計算結(jié)果：f=4.18，μ=0.234。

2 試驗斷面及測點布置

2.1 試驗斷面選擇

對該30m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋建立MIDAS模型，計算各跨內(nèi)力值，按荷載試驗最不利原則，選擇荷載試驗跨。計算時考慮了汽車沖擊效應(yīng)。共建立92個單元，93個節(jié)點分析了在不同工況下邊跨、次邊跨、次邊跨跨中的最大正彎矩、負(fù)彎矩及撓度，其結(jié)果如表1所示。

表1 不同工況的測試結(jié)果

選擇其中一聯(lián)的邊跨（第1跨）和次邊跨（第2跨）為測試跨，共選擇3個控制截面作為測試截面。截面位置具體布置在邊跨最大正彎矩截面（J1測試截面，x=13.0m），距1#墩支點中心線1.5m（邊跨側(cè)）截面（J2測試截面，x=28.5m）以及次邊跨跨中截面（J3測試截面，x=45.0m）。主要測試邊跨和次邊跨最大彎矩截面在最不利活載作用下產(chǎn)生最大正彎矩效應(yīng)、內(nèi)支點附近的最大負(fù)彎矩效應(yīng)。

2.2 測點布置

本次試驗主要布置有撓度測點、沉降測點、應(yīng)變測點及裂縫觀測點。

在箱梁對應(yīng)的橋面上各布置一個撓度測點，采用精密水準(zhǔn)儀進(jìn)行測量。0#臺、1#墩、2#墩支點截面：在箱梁對應(yīng)的橋面上各布置1個支點沉降測點，采用精密水準(zhǔn)儀進(jìn)行測量。

對于測試截面，在底面布置5個應(yīng)變測點；側(cè)面沿梁高布置各3個測點；共計11個測點。

3 試驗分析

依據(jù)設(shè)計資料，通過計算分析，各加載工況的荷載布置如表2和圖2～4所示。

表2 各工況控制截面測點應(yīng)變計算值

圖2 工況1、工況4加載車縱向布置圖（單位：cm）

圖3 工況2、工況5加載車縱向布置圖（單位：cm）

圖4 工況3、工況6加載車縱向布置圖（單位：cm）

成橋狀態(tài)，在試驗汽車活載作用下，各工況控制截面測點應(yīng)變和撓度試驗計算值見表3。

表3 各工況控制截面測點應(yīng)變計算值

4 結(jié)論

文章以某30m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋試驗對象。將有限元法與靜載試驗相結(jié)合，檢驗了橋梁的施工質(zhì)量和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度，并計算了橋梁控制截面和動力特性。建立了MIDAS模型，根據(jù)不同工況的計算結(jié)果，選擇了3個控制截面作為測試截面。并在該橋上布置了撓度測點、沉降測點、應(yīng)變測點及裂縫觀測點。最后，開展了該橋在不同工況下的加載試驗。試驗結(jié)果表明了該橋梁控制截面應(yīng)力與設(shè)計要求相符，并表明橋梁結(jié)構(gòu)使用性能滿足正常使用。