某工程50m鋼箱梁荷載試驗(yàn)法評(píng)定橋梁承載能力

顧斯奇

摘 要：鋼箱梁由于采用鋼材承重，自重較輕，施工迅速和環(huán)境影響小等諸多優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于大跨徑橋梁中。對(duì)于新建橋梁，需要通過荷載試驗(yàn)檢驗(yàn)橋跨結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與施工質(zhì)量，確定工程的可靠性，為橋梁順利的投入運(yùn)營(yíng)提供可靠依據(jù)。本文以某項(xiàng)目為工程背景，對(duì)50m跨鋼箱梁進(jìn)行了荷載試驗(yàn)。通過在荷載試驗(yàn)中對(duì)各試驗(yàn)工況的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與分析，了解了橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)際工作狀態(tài)，檢驗(yàn)了橋梁結(jié)構(gòu)整體的施工質(zhì)量與受力性能，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的正常使用性能、強(qiáng)度和剛度等各項(xiàng)指標(biāo)做出了全面的評(píng)價(jià)，并對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)際承載能力做出科學(xué)的評(píng)估，也為今后相似工程提供一些可供參考的經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：橋梁荷載試驗(yàn)；橋梁靜載試驗(yàn)；橋梁承載能力評(píng)定；應(yīng)力；應(yīng)變；變位

1 工程概況

本橋?yàn)槟彻こ谈呒軜蛑幸豢?0m簡(jiǎn)支鋼箱梁，橋面橫斷布置為0.4m（邊防撞墻）+11.07m（機(jī)動(dòng)車道）+0.56m（中防撞墻）+11.07（機(jī)動(dòng)車道）+0.4m（邊防撞墻）=23.5m。

2 荷載試驗(yàn)?zāi)康?/p>

（1）通過測(cè)定橋梁結(jié)構(gòu)在試驗(yàn)荷載作用下的實(shí)際工作狀態(tài)，檢驗(yàn)橋梁的承載能力是否滿足正常使用狀況的要求；

（2）通過荷載試驗(yàn)建立橋梁初始技術(shù)檔案，為橋梁的后期運(yùn)營(yíng)、養(yǎng)護(hù)管理提供依據(jù)。

3 荷載試驗(yàn)內(nèi)容

首先對(duì)進(jìn)行荷載試驗(yàn)的50m鋼箱梁按照本橋設(shè)計(jì)施工圖的相關(guān)參數(shù)建立計(jì)算模型，然后對(duì)模型分工況進(jìn)行加載驗(yàn)算，找出各工況最不利截面作為測(cè)試截面。本試驗(yàn)根據(jù)控制截面的內(nèi)力影響線，用加載車布載，使控制截面的力矩與計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)活載作用下的設(shè)計(jì)力矩之比達(dá)到試驗(yàn)荷載效率的要求。加載前在測(cè)試截面處粘貼應(yīng)變計(jì)，以觀測(cè)靜荷載加載過程中測(cè)點(diǎn)應(yīng)變的變化；同時(shí)對(duì)該截面進(jìn)行撓度量測(cè)，撓度量測(cè)時(shí)通過在檢測(cè)截面梁底粘貼反射片，利用高精度全站儀進(jìn)行觀測(cè)。

4 荷載試驗(yàn)結(jié)果及計(jì)算分析

4.1 模型建立

50m簡(jiǎn)支鋼箱梁橋計(jì)算采用Midas Civil進(jìn)行建模計(jì)算，全橋共有節(jié)點(diǎn)329個(gè)，單元620個(gè)。

4.2 控制截面選擇及測(cè)點(diǎn)布置

計(jì)算采用城-A級(jí)荷載等級(jí)，根據(jù)橋梁活載作用下的內(nèi)力包絡(luò)圖，參考《公路橋梁荷載試驗(yàn)規(guī)程》JTG/T J21-01-2015中簡(jiǎn)支梁橋加載測(cè)試主要工況可確定該橋的試驗(yàn)工況及各測(cè)試控制截面。

試驗(yàn)工況為：中載跨中最大正彎矩工況和偏載跨中最大正彎矩工況。測(cè)試項(xiàng)目為位移和應(yīng)變。

50m簡(jiǎn)支梁橋跨中控制截面共布置6個(gè)應(yīng)變測(cè)點(diǎn)，其中梁底和梁側(cè)各3個(gè)測(cè)點(diǎn)。

50m簡(jiǎn)支梁橋共布置5個(gè)撓度測(cè)點(diǎn)，其中跨中控制截面梁底3個(gè)測(cè)點(diǎn)，兩側(cè)支點(diǎn)各1個(gè)測(cè)點(diǎn)。

4.3 荷載效率

本橋設(shè)計(jì)荷載為城-A級(jí)荷載，所得該橋各測(cè)試工況校驗(yàn)系數(shù)為0.88～0.96，滿足規(guī)范要求。

4.4 加載車輛

按照擬定的設(shè)計(jì)活載內(nèi)力水平對(duì)結(jié)構(gòu)影響線進(jìn)行加載計(jì)算，獲得設(shè)計(jì)活載內(nèi)力，設(shè)計(jì)采用城-A級(jí)活載。按照計(jì)算得到的影響線，進(jìn)行各工況分級(jí)加載布車。加載車型采用提前稱重的自卸車共8輛，單車總重為350kN，前軸重70kN，中后軸各重140kN。

4.5 靜載試驗(yàn)結(jié)果及分析

（1）應(yīng)變及變位校驗(yàn)系數(shù)

50m簡(jiǎn)支梁橋各主要測(cè)點(diǎn)應(yīng)變實(shí)測(cè)最大值為151με，應(yīng)變計(jì)算最大值為168με，應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)最大值為0.90；變位實(shí)測(cè)最大值為24.7mm，變位計(jì)算最大值為26.1mm，變位校驗(yàn)系數(shù)最大值為0.95。

（2）應(yīng)變及變位殘余值

通過量測(cè)50m簡(jiǎn)支梁橋得到各主要測(cè)點(diǎn)的相對(duì)殘余應(yīng)變最大值為5%，相對(duì)殘余變位最大值為0。

5 荷載試驗(yàn)結(jié)論

（1）50m簡(jiǎn)支鋼箱梁橋在試驗(yàn)荷載作用下，各個(gè)工況試驗(yàn)荷載下的主要測(cè)點(diǎn)應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)最大值和變位校驗(yàn)系數(shù)最大值均小于1，說明本橋?qū)嶋H工作狀況好于理論狀況。

（2）50m簡(jiǎn)支鋼箱梁橋在試驗(yàn)荷載作用下，各個(gè)工況試驗(yàn)荷載下的主要測(cè)點(diǎn)相對(duì)殘余應(yīng)變最大值和相對(duì)殘余變位均未超過20%，說明本橋結(jié)構(gòu)處于彈性工作狀況。

（3）綜上所述，由于主要測(cè)點(diǎn)靜力荷載試驗(yàn)校驗(yàn)系數(shù)均小于1，相對(duì)殘余變位未超過20%，則判定50m簡(jiǎn)支鋼箱梁橋承載能力滿足設(shè)計(jì)荷載城-A級(jí)荷載等級(jí)要求。

參考文獻(xiàn)：

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