代少敏

廣東華路交通科技有限公司（510420）

簡支梁橋換梁后靜載試驗(yàn)研究

代少敏

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通過對采用換梁方式進(jìn)行維修后的某小橋進(jìn)行靜載試驗(yàn)，評價(jià)橋梁承載能力及維修加固效果?；趯?shí)測撓度計(jì)算試驗(yàn)荷載作用下各梁橫向分布系數(shù)來評價(jià)橋梁橫向整體性能。通過布設(shè)監(jiān)測點(diǎn)，探討更換梁體與相鄰梁體的連接情況。

橋梁工程；維修加固；靜載試驗(yàn)；橫向分布系數(shù)

荷載試驗(yàn)是評價(jià)橋梁工作性能和承載能力的有效手段，通過對采用換梁方式進(jìn)行維修后的某小橋進(jìn)行靜載試驗(yàn)，評價(jià)其承載能力及維修加固效果。對于多梁式簡支梁橋，梁體橫向整體性能對橋梁結(jié)構(gòu)尤為重要，通過試驗(yàn)實(shí)測撓度可以計(jì)算試驗(yàn)荷載作用下各梁的橫向分布系數(shù)，從而評價(jià)橋梁橫向整體性能?？紤]到橋梁進(jìn)行了換梁的特殊性，試驗(yàn)過程中通過布設(shè)監(jiān)測點(diǎn)，分析更換的梁體與相鄰梁體的連接情況。

1 工程概況

跨徑為8 m的某簡支空心板小橋,原橋共有11片空心板，由于梁體出現(xiàn)嚴(yán)重病害，維修加固時(shí)將原9#、10#兩片梁更換為現(xiàn)澆板，并更換橋面鋪裝，橋梁換梁前后的橫斷面示意圖見圖1。

圖1 橋梁橫斷面布置示意圖

為檢驗(yàn)橋梁結(jié)構(gòu)的承載能力和工作性能，了解維修加固效果，為橋梁養(yǎng)護(hù)管理提供依據(jù)，特對該橋進(jìn)行靜載試驗(yàn)。

2 試驗(yàn)方法及測點(diǎn)布置

2.1 試驗(yàn)方法

根據(jù)該橋維修加固情況和目前的結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)，選擇該橋的試驗(yàn)工況為2個(gè)，即:9#梁跨中最大正彎矩工況（工況1）;1#梁跨中最大正彎矩工況（工況2）。

靜載試驗(yàn)按照荷載等效模擬的方法逐級加載，工況1和工況2均采用4臺重約350 kN的車輛，車輛布置采用偏載方式，分3級進(jìn)行加載。

2.2 測點(diǎn)布置

撓度測點(diǎn)布置在每片梁跨中及兩端支座處。應(yīng)變測點(diǎn)布置在每片梁梁底跨中位置，為監(jiān)測更換的梁體與相鄰梁體橫向連接情況，在其接縫處跨縫也布置應(yīng)變監(jiān)測點(diǎn)。

3 試驗(yàn)結(jié)果分析

3.1 橋梁總體性能評價(jià)

按照規(guī)范要求，求出工況1、工況2滿載下橋梁撓度校驗(yàn)系數(shù)、應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)、相對殘余變形等指標(biāo)，并與規(guī)范規(guī)定值進(jìn)行比較。經(jīng)數(shù)據(jù)處理和計(jì)算分析，各項(xiàng)試驗(yàn)指標(biāo)均滿足規(guī)范的要求，各試驗(yàn)曲線的變化與理論計(jì)算結(jié)果基本相符，表明該梁在力學(xué)性能上滿足設(shè)計(jì)要求。

3.2 基于實(shí)測撓度的橫向整體性能分析

通過試驗(yàn)荷載作用下各梁的橫向分布系數(shù)實(shí)測值與理論值的對比，可以評價(jià)橋梁橫向整體性能。通過兩者的對比曲線，可以分辨橫向聯(lián)系存在缺陷的部位，從而為橋梁后期運(yùn)營和養(yǎng)護(hù)管理提供參考。

橫向分布系數(shù)理論值計(jì)算時(shí)，先采用文獻(xiàn)[1]方法編程計(jì)算各梁橫向分布影響線，再按照實(shí)際布載計(jì)算得到;橫向分布系數(shù)實(shí)測值按照公式（1）[2]計(jì)算。

其中:mk、fk、Ek、Ik分別為第k片梁的橫向分布系數(shù)、實(shí)測撓度、材料彈性模量、截面慣性矩；N為加載車輛數(shù)。

試驗(yàn)荷載作用下各梁荷載橫向分布系數(shù)理論值、實(shí)測值見表1所示，兩者對比圖見圖2、圖3所示。

表1 試驗(yàn)荷載作用下各梁橫向分布系數(shù)對比

圖2 工況1滿載時(shí)荷載橫向分布系數(shù)對比圖

圖3 工況2滿載時(shí)荷載橫向分布系數(shù)對比圖

由表1及圖2可以看出，在兩種荷載工況滿載的荷載模式下，各梁荷載橫向分布比例系數(shù)實(shí)測值與理論計(jì)算值基本一致，橋梁橫向整體性與理論計(jì)算基本相符。

在工況1荷載模式下，9#、11#梁分配荷載比理論計(jì)算略偏大，自6#梁開始，遠(yuǎn)離加載側(cè)梁體分配荷載比理論計(jì)算略偏小，原因可能在于6#～7#梁間橫向聯(lián)系相對偏弱，這對荷載橫向傳遞有一定的影響。在工況2荷載模式下，3#～5#梁分配荷載偏大，2#～3#梁以及5#～6#梁間實(shí)測曲線存在突變，且自6#梁開始,遠(yuǎn)離加載側(cè)的各梁所分配荷載均偏小,說明2#～3#梁以及5#～6#梁間橫向聯(lián)系偏弱，這與外觀檢查時(shí)2#～3#梁、5#～6#梁間鉸縫病害相比其他梁間鉸縫嚴(yán)重的情況相吻合。

由以上分析可知,該橋在試驗(yàn)荷載模式下，橋梁橫向整體性與理論計(jì)算基本符合，但仍未完全恢復(fù)至設(shè)計(jì)要求，個(gè)別梁間橫向聯(lián)系偏弱。

3.3 更換梁體與相鄰梁體的連接情況

試驗(yàn)結(jié)果表明，在各級荷載作用下，更換梁體與左右側(cè)梁體接縫處應(yīng)變監(jiān)測點(diǎn)實(shí)測值未出現(xiàn)明顯變化，說明更換梁體與左右側(cè)梁體橫向連接處未出現(xiàn)開裂，其整體連接性能正常。

4 結(jié)論及對策

通過靜載試驗(yàn)和計(jì)算分析，表明該橋承載能力滿足設(shè)計(jì)荷載等級的要求，橋梁橫向整體性與理論計(jì)算基本相符，個(gè)別梁間橫向聯(lián)系偏弱，更換梁體與左右側(cè)梁體整體連接性能正常。

根據(jù)以上分析,并結(jié)合該橋的實(shí)際工作狀況，建議采取的養(yǎng)護(hù)措施有:

1）加強(qiáng)橋梁的日常養(yǎng)護(hù)和定期檢查，應(yīng)特別注意更換梁體與相鄰梁體的連接情況以及橫向聯(lián)系偏弱處鉸縫病害情況。

2）鑒于缺乏該橋維修加固前的相關(guān)試驗(yàn)資料，本次荷載試驗(yàn)數(shù)據(jù)未能與維修加固前的狀況進(jìn)行對比，建議今后可在條件允許情況下，選擇具有代表性的同類型橋梁在維修加固前后分別進(jìn)行荷載試驗(yàn)，以便更清楚地了解維修加固效果，為優(yōu)化和改進(jìn)舊橋維修加固方法提供參考。

[1]邵旭東,程翔云,李立峰.橋梁設(shè)計(jì)與計(jì)算[M].北京:人民交通出版社,2007.

[2]代少敏.簡支梁橋?qū)崪y荷載橫向分布系數(shù)研究[J].山西建筑,2011,37(18):176-178.