某預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆箱梁橋靜載試驗(yàn)要點(diǎn)分析

繆和品

（貴州橋梁建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司,貴州 貴陽(yáng) 550001）

0 引言

靜載試驗(yàn)是向橋梁指定位置施加靜荷載的方式，測(cè)試控制截面在靜載作用下的應(yīng)力、應(yīng)變變化情況，揭示橋梁指定位置截面應(yīng)力、撓度等參數(shù)，隨施加荷載變化的變化特性，并通過(guò)對(duì)比靜載試驗(yàn)結(jié)果與理論設(shè)計(jì)值偏差，評(píng)價(jià)橋梁承載力性能及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性[1-3]。該文分析某預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆箱梁橋靜載試驗(yàn)要點(diǎn)，具有重要的工程實(shí)踐意義。

1 工程概況

某高速公路橋梁上部采用預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆連續(xù)箱梁，第一聯(lián)跨徑組合為4×25 m，箱梁高1.65 m，標(biāo)準(zhǔn)寬節(jié)段箱梁為單箱雙室，寬16.38 m，變寬橋段箱梁為單箱雙室至單箱五室，翼緣懸臂長(zhǎng)2.5 m，C50 混凝土澆筑。

2 靜載試驗(yàn)方案

2.1 建模分析試驗(yàn)對(duì)象

運(yùn)用MIDAS/Civil 軟件建立該橋西環(huán)跨線橋第一聯(lián)現(xiàn)澆梁有限元模型，對(duì)橋梁模擬分析，根據(jù)模擬分析結(jié)果，選擇第二跨跨中C 截面為控制截面，該截面位置示意圖見(jiàn)圖1。

圖1 檢測(cè)截面位置示意圖(單位：m)

2.2 試驗(yàn)加載

該橋目前處于建設(shè)階段，不具備組織標(biāo)準(zhǔn)車隊(duì)加載條件，故該次研究采用彎矩等效原則，均按偏載載位加載，加載平面布置見(jiàn)圖2，荷載為6 臺(tái)350 kN 車載。該加載條件下，C 截面彎矩值為4 168.1 kN·m，設(shè)計(jì)值為4 387.4 kN·m，可算得試驗(yàn)荷載效率=試驗(yàn)彎矩/設(shè)計(jì)彎矩=0.946，符合《大跨徑混凝土橋梁的試驗(yàn)方法》（以下簡(jiǎn)稱《試驗(yàn)方法》）的規(guī)定。

圖2 C 截面彎矩試驗(yàn)加載(偏載)平面布置(單位：m)

2.3 測(cè)點(diǎn)分布

根據(jù)《試驗(yàn)方法要求》，按圖3 布設(shè)控制斷面及端點(diǎn)處撓度測(cè)點(diǎn)，C 界面處、各支點(diǎn)處各布置1 組；應(yīng)變測(cè)點(diǎn)按圖4 布置，共布設(shè)C1～C12 共計(jì)12 各測(cè)點(diǎn)。

圖3 撓度測(cè)點(diǎn)布置(單位：m)

圖4 C 截面應(yīng)變測(cè)點(diǎn)布置(偏載，單位：m)

3 靜載試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

3.1 撓度數(shù)據(jù)整理分析

在試驗(yàn)加載條件下，C 截面實(shí)測(cè)撓度與模型輸出理論撓度結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 實(shí)測(cè)撓度與理論計(jì)算撓度

由表1 數(shù)據(jù)可算得，C 截面實(shí)測(cè)撓度均值Se為2.19 mm，模型輸出理論值Sstat為2.33 mm，校驗(yàn)系數(shù)β=0.7 ＜Se/Sstat=0.909 ＜a=1.05，符合《試驗(yàn)方法》要求；實(shí)測(cè)C 截面最大撓度出現(xiàn)在靠偏載側(cè)A7 測(cè)點(diǎn)處，撓度最大值Stot為3.09 mm，其殘余撓度Sp為-0.04 mm，可算得Sp/Stot=0.013 ＜a=0.2，符合《試驗(yàn)方法》要求。

各級(jí)試驗(yàn)加載條件下，A、B 側(cè)撓度實(shí)測(cè)值與理論值曲線見(jiàn)圖5。由圖5 可知：在各級(jí)試驗(yàn)荷載作用下，A、B側(cè)撓度實(shí)測(cè)值均小于理論值，且其變化趨勢(shì)與理論值一致；實(shí)測(cè)撓跨比為0.003 1/25=1.24×10-4＜＜1/600=1.67×10-3，測(cè)試跨結(jié)構(gòu)剛度滿足規(guī)范要求。

圖5 實(shí)測(cè)撓度與理論計(jì)算撓度比較

3.2 應(yīng)變數(shù)據(jù)整理分析

C 截面在試驗(yàn)加載條件下，實(shí)測(cè)應(yīng)變與理論應(yīng)變結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 實(shí)測(cè)應(yīng)變與理論計(jì)算應(yīng)變

C 截面應(yīng)變測(cè)點(diǎn)（C4～C9）在試驗(yàn)加載條件下，評(píng)論彈性應(yīng)變實(shí)測(cè)值Se為29.1 με，理論值Sstat為30.6 με，校驗(yàn)系數(shù)β=0.7＜Se/Sstat=0.953＜a=1.05，滿足《試驗(yàn)方法》要求；C 截面實(shí)測(cè)最大應(yīng)變出現(xiàn)在C4 測(cè)點(diǎn)處，應(yīng)變最大值Stot為39.8 με，其殘余應(yīng)變Sp為0.2 με，可算得Sp/Stot=0.005＜a=0.2，符合《試驗(yàn)方法》要求[4-6]。

C 截面實(shí)測(cè)彈性應(yīng)變最大值與理論值比較見(jiàn)圖6。由圖6 可知，C 截面箱梁底板應(yīng)變測(cè)點(diǎn)（C4～C9 測(cè)點(diǎn)）彈性應(yīng)變實(shí)測(cè)值與理論值變化趨勢(shì)基本一致，且實(shí)測(cè)值整體小于理論值。

圖6 實(shí)測(cè)最大彈性應(yīng)變與理論計(jì)算應(yīng)變比較

選取C 截面兩側(cè)腹板沿高度布置一組應(yīng)變測(cè)點(diǎn)，測(cè)試該組測(cè)點(diǎn)在最大試驗(yàn)加載條件下的彈性應(yīng)變，并對(duì)其應(yīng)變值沿截面高度進(jìn)行線性回歸分析，結(jié)果見(jiàn)圖7。由圖7 可知：最大試驗(yàn)加載條件下，各測(cè)點(diǎn)應(yīng)變沿截面高度呈線性變化，線性關(guān)系系數(shù)R為0.969 4，梁體可認(rèn)定為歐拉—伯努利梁。擬合中性軸高為111.06 cm，中性軸理論計(jì)算值為96.726 cm，表明橋面系結(jié)構(gòu)可能承受橋體應(yīng)力[7-8]。

圖7 最大試驗(yàn)荷載作用下應(yīng)變沿截面高度分布

4 結(jié)論

綜上所述，以某高速公路互通立交跨線橋?yàn)橐劳?，建立了該橋第一跨有限元模型，采用彎矩等效原則開展了橋梁靜載試驗(yàn)，對(duì)比分析了控制截面撓度、應(yīng)變理論值、實(shí)測(cè)值情況，得出如下結(jié)論：

（1）校驗(yàn)系數(shù)評(píng)定：校驗(yàn)系數(shù)評(píng)定結(jié)果見(jiàn)表3，實(shí)測(cè)變形量取值為2.180 mm，理論值為2.320 mm，校驗(yàn)系數(shù)為0.910；實(shí)測(cè)彈性應(yīng)變?yōu)?9.20 με，理論值為30.50 με，校驗(yàn)系數(shù)為0.940，均符合《試驗(yàn)方法》要求[9]。

表3 撓度與應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)

（2）殘余變形評(píng)定：評(píng)定結(jié)果見(jiàn)表4，控制截面彈性變形（撓度）實(shí)測(cè)值為-0.030 mm，理論值為3.080，校驗(yàn)系數(shù)為-0.010；彈性應(yīng)變實(shí)測(cè)值為0.210 με，理論值為39.810 με，校驗(yàn)系數(shù)為0.010，均符合《試驗(yàn)方法》要求[10]。

表4 殘余變形評(píng)定結(jié)果

（3）評(píng)定結(jié)論：試驗(yàn)加載條件下，控制截面各測(cè)點(diǎn)實(shí)測(cè)撓度、應(yīng)變曲線均與理論值變化曲線一致，同時(shí)實(shí)測(cè)最大值均小于理論值，且殘余變形較小，表明橋梁在各級(jí)加載作用下，始終與初彈性工作狀態(tài)，承載力性能良好。