蔣昌鋒

（廣州市政府投資項目研究評審中心 廣州510500）

0 引言

隨著我國交通運輸業(yè)發(fā)展，高速公路橋梁運營安全受到極大關注。由于交通量的大幅度增長、超載車輛治理不力及施工質量存在缺陷等原因，高速公路橋梁存在不同程度損傷。如何正確合理地評價橋梁使用性能和安全性能尤為重要，橋梁靜載試驗能較準確評價現(xiàn)役橋梁結構現(xiàn)有承載力及使用功能［1-3］。

1 工程概況

廣梧高速某波形鋼板通道橋位于廣東省云浮市云安區(qū)境內，跨越縣道X464，該橋梁拱圈跨徑為10 m，高3.96 m，寬31.35 m，拱圈采用4段波紋鋼板拼接而成，波紋鋼板采用螺栓連接，拱圈上采用壓縮性小、耐久性強的碎石回填，拱頂設計填土高度1.45 m。該橋橋面寬為24.54 m，橋梁設計荷載為公路-I級。橋梁示意圖如圖1所示。

圖1 橋梁示意圖Fig.1 Layout of the Bridge（cm）

為檢驗該波形鋼板通道橋的工程質量，驗證結構性能及承載力是否滿足設計荷載的要求，依據橋梁特點，選擇橋梁右幅進行了靜載試驗。

2 試驗方案

本次試驗方案主要根據交通部相關技術標準、設計規(guī)范及原設計資料等進行了編制［4-7］。對橋梁結構受力和邊界約束條件等情況進行分析，借助有限元設計軟件計算設計荷載作用下橋梁最大內力，并采用荷載等效方法模擬設計荷載作用下橋梁最大內力，確定試驗荷載加載量的控制依據［8-13］。試驗荷載加載采用逐級加載的方式，直至荷載效率系數(shù)達到相關規(guī)范的要求，對各級加載過程中關鍵截面的撓度、應變等指標進行實時觀測。觀測內容主要為：各級試驗荷載作用下控制截面撓度、應變及卸載恢復情況，滿荷載情況下結構整體性狀況等。

2.1 測試內容及測點布置

根據橋梁特點，對橋梁進行偏載加載，選擇Ⅰ-Ⅰ截面附近跨中位置為控制截面，試驗工況為A-A截面正彎矩工況。A-A截面撓度及應變測點設置情況如圖2所示。

圖2 撓度、應變測點布置Fig.2 Layout of Deflection and Strain Measuring Points（m）

2.2 試驗工況及加載輪位

本次靜載試驗按照荷載等效模擬的方法，計算得出結構在設計荷載作用下荷載效應，并根據控制截面內力影響線，計算得出試驗所需的加載車輛數(shù)量及加載車輛的作用位置（即加載車輛的輪位）。本次模擬試驗采用2輛重約250 kN的車輛進行偏載加載，經計算，A-A截面設計控制彎矩為1.24×104kN·m，理論計算試驗彎矩為1.13×104kN·m，試驗荷載效率η=0.91，滿足文獻［7］的要求（0.8＜η≤1.0），加載車輛如圖3所示。

圖3 試驗加載車輛布置Fig.3 Layout of Test Load Vehicle（m）

3 試驗結果分析

3.1 跨中最大正彎矩工況（A-A）撓度測試結果

經墩頂沉降變形修正后，橋面控制測點撓度結果如表1所示，各級荷載下橋面測點變形如圖4所示。由實測結果顯示，正彎矩工況滿載作用下，4號測點實測最大彈性撓度值為-2.7 mm，理論計算撓度值為-4.3 mm，校驗系數(shù)為0.63，無殘余變形，滿足《公路舊橋承載能力鑒定方法》［7］中的校驗系數(shù)范圍的要求。

圖4 橋梁縱向整體撓度變形曲線Fig.4 Longitudinal Integral Deflection Curve of Bridge

表1 實測彈性撓度值與理論計算值對比Tab.1 Comparison of measured Elastic Deflection Value and Theoretical Calculation Value（mm）

由圖5可知，滿載時跨中實測撓度變形曲線線形與理論計算線形基本一致，實測值小于理論值，實際結構橫向受力與理論分析值比較接近。由圖6可知，各級加載情況下，4#測點實測撓度值均小于理論計算值，實測撓度變化曲線線形與理論計算線形比較接近。

圖5 跨中實測撓度與理論值對比曲線Fig.5 Contrast Curve between Measured Deflection and Theoretical Value in Midspan

圖6 4#測點撓度隨荷載效率系數(shù)變化Fig.6 4#Deflection of Measuring Point Changes with Load Efficiency Coefficient

3.2 跨中最大正彎矩工況（A-A）應變測試結果

實測彈性應變值如表2所示，A-A截面實測最大彈性應變?yōu)?7με，理論計算應變?yōu)?2με，校驗系數(shù)為0.71，相對殘余應變?yōu)?1%，滿足文獻［7］中校驗系數(shù)范圍的要求。

表2 實測應變與理論值對比Tab.2 Comparison of Measured Strain and Theoretical Value（με）

由圖7可知，各級加載情況下，5#測點實測應變小于理論計算應變，實測變化曲線圖線形與理論計算曲線線形比較接近。

圖7 5#測點應變隨荷載效率系數(shù)變化Fig.7 5#Strain of Measuring Point Changes with Load Efficiency Coefficient

4 結論及建議

本文通過對波形鋼板通道橋進行現(xiàn)場原位靜載試驗，對橋梁結構的變形及應變等方面進行實測和分析，主要結論如下：

⑴試驗荷載效率為0.91，滿足文獻［7］規(guī)定的要求，試驗結果可用于評定。

⑵在正常使用荷載工況（設計汽車荷載）下，橋梁結構的變形、應變校驗系數(shù)在0.65～0.81之間，即實測值小于理論計算值，且滿足文獻［7］的要求，結構處于線彈性受力狀態(tài)，卸載后結構變形及應變恢復性能較好，橋梁結構在正常使用階段的受力性能良好，且具備一定安全儲備。

⑶經對波形鋼板及螺栓進行巡查，試驗過程中未發(fā)現(xiàn)有波形鋼板屈曲、螺栓松動等情況，結構受力狀況良好。

另外，根據該橋梁結構的受力特點，結構頂填土將荷載均勻傳至波形鋼板，波形鋼板通過螺栓連接共同受力，波形鋼板螺栓受力狀況及結構頂路基邊坡的穩(wěn)定狀況，對橋梁結構受力影響極大，建議加強連接螺栓的日常檢測和巡查工作，并對結構頂路基邊坡穩(wěn)定性進行定期監(jiān)測，確保螺栓連接牢固、結構頂面路基穩(wěn)定，保證橋梁運營安全。