V 形墩連續(xù)剛構(gòu)橋靜荷載試驗(yàn)及分析

江西正德工程檢測(cè)有限公司，江西 南昌 330200

多年來(lái)，國(guó)內(nèi)V 形墩連續(xù)剛構(gòu)橋已經(jīng)建成了相當(dāng)?shù)臄?shù)量，綜合連續(xù)剛構(gòu)橋與斜腿剛構(gòu)橋雙重特性的橋梁即為V 形墩連續(xù)剛構(gòu)橋，為保證橋梁工作的安全性，對(duì)新建該結(jié)構(gòu)橋梁必須通過(guò)靜荷載試驗(yàn)，測(cè)驗(yàn)其結(jié)構(gòu)及施工情況，評(píng)估橋梁的實(shí)際承載力，是評(píng)價(jià)該結(jié)構(gòu)橋梁質(zhì)量?jī)?yōu)劣的關(guān)鍵指標(biāo)，為質(zhì)量驗(yàn)收、橋梁運(yùn)營(yíng)提供科學(xué)的依據(jù)［1］。

1 工程概況

橋梁：本橋全長(zhǎng)263.80m。

上部結(jié)構(gòu)：25.00m（箱梁）+（30.00m+50.00m+30.00m）（梁拱組合橋）+5m×25.00m（箱梁）。

下部結(jié)構(gòu)：主橋墩：實(shí)體墩；

引橋墩：柱式墩；

橋臺(tái)：重力式臺(tái)；

基礎(chǔ)：樁基礎(chǔ)。

鋪裝：瀝青混凝土

伸縮縫：80 型設(shè)于9#臺(tái)處，160 型設(shè)于4#墩處

荷載等級(jí)：城市—B 級(jí)

2 邁達(dá)斯模型計(jì)算

2.1 有限元模型

根據(jù)橋梁的結(jié)構(gòu)形式，采用有限元法分析橋梁在城-B 級(jí)荷載作用下，計(jì)算橋梁的受力狀況，并以此為依據(jù)確定實(shí)驗(yàn)所選試驗(yàn)截面，采用剛性連接（彈性連接項(xiàng)目中）模擬V 腿與梁結(jié)合處，采用單節(jié)點(diǎn)模擬V 腿固結(jié)豎墩，采用滑動(dòng)鉸支座模擬梁端頭的支座，橋墩采用固結(jié)處理，橋梁的結(jié)構(gòu)二期荷載按照設(shè)計(jì)要求施加［2-3］，橋梁邁達(dá)斯模型圖下圖所示：

圖1 梁邁達(dá)斯模型

2.2 計(jì)算結(jié)果及分析

參考相關(guān)規(guī)范的規(guī)定，使用建模計(jì)算出橋梁受力影響不利位置處的截面［4］。

采用邁達(dá)斯軟件計(jì)算分析，試驗(yàn)選用車(chē)輛按照等效荷載（設(shè)計(jì)荷載）效應(yīng)確定，對(duì)于最大負(fù)彎矩的位置選在V 形斜腿的上部。

本次試驗(yàn)選取主橋第二跨J1 截面，支點(diǎn)J2 截面、第三跨J3 截面，測(cè)試截面位置示意圖所示。

圖2 移動(dòng)荷載彎矩圖

圖3 靜荷載試驗(yàn)控制截面位置圖（mm）

1 檢測(cè)目的

為評(píng)定橋梁結(jié)構(gòu)實(shí)際的承載能力及工作狀況，檢驗(yàn)該橋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與工程質(zhì)量，核驗(yàn)橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)方法，確保橋梁施工完成后結(jié)構(gòu)的安全和正常運(yùn)營(yíng)，我公司對(duì)該橋進(jìn)行靜荷載試驗(yàn)檢測(cè)，通過(guò)試驗(yàn)，以達(dá)到如下目的：

（1）通過(guò)橋梁靜荷載試驗(yàn)，分析與評(píng)估其安全和工作性能能否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

（2）為該橋結(jié)構(gòu)的安全和正常運(yùn)營(yíng)提供技術(shù)支持，并成為該橋的基礎(chǔ)信息依據(jù)，為大橋的工作性能與使用過(guò)程中安全監(jiān)測(cè)等依據(jù)。

2 靜荷載試驗(yàn)

2.1 靜荷載試驗(yàn)測(cè)點(diǎn)布置

構(gòu)件均按照從左到右（面向橋臺(tái)號(hào)增加方向）依次編號(hào)。應(yīng)變測(cè)點(diǎn)布置在控制截面箱梁底板，從左到右編號(hào)為J1-1～J1-8、J2-1～J2-8、J3-1～J3-8，共24 個(gè)測(cè)點(diǎn)，測(cè)量縱向應(yīng)變。梁及其他構(gòu)件均按照從左到右（面向橋臺(tái)號(hào)增加方向）依次編號(hào)。撓度測(cè)點(diǎn)布置第二跨和第三跨，撓度控制截面箱梁底板，從左到右編號(hào)為L(zhǎng)1-1～L1-8、L2-1～L2-8，共計(jì)16 個(gè)位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

2.2 試驗(yàn)荷載確定

依據(jù)相關(guān)規(guī)范規(guī)定，將城市B 級(jí)汽車(chē)荷載（含汽車(chē)沖擊力）產(chǎn)生的最不利受力情況作為設(shè)計(jì)控制截面效應(yīng)。為確保試驗(yàn)效果，以試驗(yàn)荷載產(chǎn)生的荷載效應(yīng)與設(shè)計(jì)控制效應(yīng)作比較、分析，并采用靜荷載試驗(yàn)效率ηq進(jìn)行控制。

表1 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)加載效率匯總表

2.3 結(jié)構(gòu)校驗(yàn)系數(shù)

為了檢驗(yàn)等效汽車(chē)荷載與理論計(jì)算值的差異采用主要測(cè)點(diǎn)效應(yīng)校驗(yàn)系數(shù)ζ 進(jìn)行檢驗(yàn)：

監(jiān)控測(cè)點(diǎn)效應(yīng)校驗(yàn)系數(shù)ζ 是評(píng)定結(jié)構(gòu)運(yùn)營(yíng)狀況，確定橋梁承載能力的一個(gè)主要指標(biāo)，一般要求效應(yīng)校驗(yàn)系數(shù)ζ 不大于1.0。

根據(jù)本次的檢驗(yàn)結(jié)果，分析J1、J2 監(jiān)控?cái)嗝嫦碌母鞴ぷ髦饕獞?yīng)變和撓度檢測(cè)點(diǎn)在各自最不利加載工況下的應(yīng)變和撓度校核系數(shù)，校核系數(shù)結(jié)果匯總見(jiàn)表2、表3。

表2 應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)結(jié)果匯總表

表3 撓度校驗(yàn)系數(shù)結(jié)果匯總表

由表2、表3 得出：

以上均小于1.00，表明上部結(jié)構(gòu)剛度、強(qiáng)度在等效試驗(yàn)荷載（城市-B 級(jí)）作用下性能達(dá)到正常的使用要求。

2.4 殘余變形分析

分析J1、J2 控制斷面的主要應(yīng)變測(cè)點(diǎn)在各自最不利加載工況下的相對(duì)殘余應(yīng)變及位移測(cè)點(diǎn)在各自最不利加載工況下的數(shù)值，結(jié)果匯總見(jiàn)表4、表5。

表4 應(yīng)變相對(duì)殘余結(jié)果匯總表

表5 變位相對(duì)殘余結(jié)果匯總表

由表4 可知，該橋J1 截面左幅應(yīng)變監(jiān)測(cè)點(diǎn)相對(duì)殘余應(yīng)變?yōu)?.0%～12.5%、右幅應(yīng)變監(jiān)測(cè)點(diǎn)相對(duì)殘余應(yīng)變?yōu)?.0%；J2截面左幅應(yīng)變監(jiān)測(cè)點(diǎn)相對(duì)殘余應(yīng)變?yōu)?.0%、右幅應(yīng)變監(jiān)測(cè)點(diǎn)相對(duì)殘余應(yīng)變?yōu)?.0%，J3 截面左幅應(yīng)變監(jiān)測(cè)點(diǎn)相對(duì)殘余應(yīng)變?yōu)?.0%、右幅應(yīng)變監(jiān)測(cè)點(diǎn)相對(duì)殘余應(yīng)變?yōu)?.0%，均滿(mǎn)足相關(guān)規(guī)程規(guī)定的20%限值規(guī)定要求，證明該橋在試驗(yàn)荷載作用下，具有良好的彈性恢復(fù)能力。

由表5 可知，該橋J1 截面左幅位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)相對(duì)殘余變形為5.9%～17.1%之間、右幅位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)相對(duì)殘余變形為5.1%～15.3%之間；J3截面左幅位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)相對(duì)殘余變形為4.6%～9.5%之間、右幅位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)相對(duì)殘余變形為5.3%～9.6%之間，均滿(mǎn)足相關(guān)規(guī)范規(guī)定的20%限值規(guī)定要求，表明該橋在試驗(yàn)荷載作用下，具有良好的彈性恢復(fù)能力。

2.5 裂縫檢測(cè)

本橋上部結(jié)構(gòu)為預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，檢驗(yàn)前檢查沒(méi)有發(fā)現(xiàn)梁體受力裂縫，在試驗(yàn)過(guò)程中，梁底應(yīng)變數(shù)據(jù)未出現(xiàn)突然變大或突然變小的裂縫信號(hào)，檢測(cè)過(guò)程中并未在梁體發(fā)現(xiàn)裂縫。

3 結(jié)論

（1）對(duì)該橋進(jìn)行了靜荷載試驗(yàn)，數(shù)據(jù)變化基本符合線(xiàn)性規(guī)定（撓度、應(yīng)變），卸載后相對(duì)殘余數(shù)值均未超出相關(guān)規(guī)范容許值，彈性與彈性恢復(fù)性能均良好。

（2）該橋J1 截面主要控制監(jiān)測(cè)點(diǎn)應(yīng)變撓度校驗(yàn)和校驗(yàn)系數(shù)系數(shù)均小于1.00，表明在試驗(yàn)荷載作用下上部結(jié)構(gòu)強(qiáng)度性能、剛度性能良好，滿(mǎn)足正常的使用要求。

（3）該橋J2截面主要控制測(cè)點(diǎn)應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)系數(shù)小于1.00，表明在試驗(yàn)荷載作用下上部結(jié)構(gòu)強(qiáng)度性能、剛度性能良好，滿(mǎn)足正常的使用要求。

（4）該橋J3 截面主要控制測(cè)點(diǎn)應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)和撓度校驗(yàn)系數(shù)均小1.00，表明在試驗(yàn)荷載作用下上部結(jié)構(gòu)強(qiáng)度性能、剛度性能良好，滿(mǎn)足正常的使用要求。

（5）該橋試驗(yàn)前檢查未發(fā)現(xiàn)梁體受力裂縫，在試驗(yàn)過(guò)程中未在梁體發(fā)現(xiàn)受力裂縫。