張軍飛 ZHANG Jun-fei

（安徽省公路橋梁工程有限公司，合肥 230031）

1 工程概況

本案例上部結構采用3×35m預應力混凝土連續(xù)梁，單箱四室，箱梁梁高2.1m，橫橋向橋總寬15.25m。底板和腹板厚度均按線性變化，主梁采用C50混凝土，汽車荷載等級為公路-I級，按雙向四車道設計，橫向雙支座。

2 檢測目的

通過對橋梁代表跨進行成橋荷載試驗，檢驗試驗橋跨結構的正常使用狀態(tài)是否符合設計要求；檢驗試驗橋跨結構的承載能力是否符合設計要求；結合理論計算分析結果，評定試驗橋跨結構目前的技術狀態(tài)是否滿足設計要求，為交工驗收、運營、養(yǎng)護管理提供科學的依據(jù)。

3 檢測方案的編制

3.1 桿系模型的建立

①用Midas Civil建立材料（C50混凝土）、截面（支點截面、寬中截面、變截面）、節(jié)點（全橋81個節(jié)點）、單元（全橋72個單元），全橋桿系模型如圖1所示。

圖1 全橋桿系模型

②建立邊界條件，主梁和支座用彈性連接，支座節(jié)點用一般支撐進行約束。

③施加荷載，自重（自重系數(shù)-1.04）、二期（梁單元荷載：-48kN/m）、移動荷載（雙向四車道，采用標準車輛）。

④特征值分析，得到基頻3.44Hz。

⑤移動荷載分析控制，采用公路一級，沖擊系數(shù)采用用戶輸入基頻的方式，輸入基頻3.44Hz，移動荷載作用下彎矩My包絡圖如圖2所示。

圖2 移動荷載作用下彎矩My包絡圖

3.2 加載方案的建立

①將civil桿系模型導入civil designer。

②布置加載方案，包括邊跨最大正彎矩正載加載工況（距橋頭15.41m截面），邊跨大正彎矩偏載載加載工況（距橋頭15.41m截面），中跨大正彎矩正載加載工況（中跨跨中截面）如圖3所示，中跨大正彎矩偏載加載工況（中跨跨中截面），墩頂負彎矩正載加載工況（距中跨跨中16.5m截面），墩頂負彎矩偏載加載工況（距中跨跨中16.5m截面）。

圖3 中跨大正彎矩正載加載工況

③將加載方案導入civil。

④將civil桿系模型轉實體模型。

3.3 實體模型的建立

①導入civil模型，印刻左位置，布載方案位置。

②劃分網(wǎng)格，生成實體模型，節(jié)點（全橋89080個節(jié)點），單元（全橋82511個單元），全橋實體模型如圖4所示。

圖4 全橋實體模型

③建立邊界條件。

④輸入布載靜力荷載。

⑤運行分析，提取撓度數(shù)據(jù)和應變應變。

4 靜載試驗

現(xiàn)場采用8輛標準三軸載重汽車加載，單輛載重汽車總重為35t，車輛信息及軸重見表1所示；測試截面應變測點布置示意圖如圖5所示，撓度測點布置示意圖如圖6所示。

圖5 測試截面應變測點布置示意圖

圖6 測試截面撓度測點布置示意圖

表1 加載車輛規(guī)格、數(shù)量要求（三軸車）

5 靜載試驗數(shù)據(jù)分析

5.1 試驗效率

計算在公路-Ⅰ級荷載作用下各控制截面的最大內力，并根據(jù)該位置的縱向影響線，通過試驗加載車進行等效加載，使加載效率滿足規(guī)范要求，測試截面在設計荷載作用下的內力計算值如表2所示。

表2 測試截面在設計荷載作用下的內力計算值

5.2 實測值和理論值的對比

主要撓度和應變測點實測值與計算值線性關系良好，且實測值小于計算值，表明結構接近彈性工作狀態(tài)，各個工況下?lián)隙葘崪y值和理論值對比如表3所示，各個工況下應變實測值和理論值對比如表4所示，各個工況下的實測值和理論值線性關系如圖7-圖10。

圖7 正載撓度實測值和計算值

圖10 偏載應變實測值和計算值

表3 撓度實測值和理論值對比（mm）

表4 應變實測值和理論值對比(με)

6 檢測結論

K65+552.701主線橋在工況1～工況6試驗荷載下，主要測點撓度和應變實測值均小于理論計算值，計算值和實測值相關性比較好，校驗系數(shù)小于1，卸載后相對殘余變形在20%范圍內，滿足《公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程》的要求，說明橋跨結構豎向剛度滿足要求，橋跨結構處于彈性工作狀態(tài)。

圖8 偏載撓度實測值和計算值

圖9 正載應變實測值和計算值

7 結果分析

考慮到箱梁自身結構的空間效應，一般桿系模型無法全面考慮箱梁的空間效應，故采用實體有限元分析能得到更為真實的內力值，本文中用midas Civil建立桿系模型，Civil Designer確定合理的布載方案，通過midas FEA NX和midas Civil交互功能較輕松建立實體有限元模型，從而得當與荷載試驗現(xiàn)場實際測得的數(shù)據(jù)更具有準確性的模型理論數(shù)據(jù)。