某公路桥梁承载能力荷载试验评定分析

2． 5． 2 试验量测方案
1） 桥梁挠度和支座沉降。 在各试验工况下，加载前、加载中和卸载后，对桥梁挠度进行 测量。桥面挠度测点分别位于桥梁试验跨的 L /8，L /4，3L /8，跨
挠度测点位置 实测最大挠度值 / mm 实测残余挠度值 / mm
最大残余 应变测点梁编号 实测最大应变值 / με 实测残余应变值 / με
2． 2 试验对象的选择
对于结构形式与跨度相同的多孔桥跨结构，可选择具有代表 性的一孔或几孔进行加载试验，另外试验跨的选取一般还应考虑 以下条件：
1） 该试验孔的受力状态最不利； 2） 该试验孔的病害和缺陷比较严重； 3） 该试验孔便于搭设脚手支架，布置测点及加载。 该桥为五等跨简 支 梁 桥 结 构，根 据 桥 梁 病 害 和 缺 陷 调 查，结 合动测结果和现场条件，选第 5 跨进行静载试验。
跨中截面 160 204 －2 0． 78
L /4 截面 79 112 5
0． 70
支座截面 12 20 －3 0． 60
80 160 160
80 160 160
3.6 1.4 5.0
3.6 1.4 5.0
ｂ）工况 2，4 L/4 最大弯矩时的车载布置
控制截面主要测点的应变校验系数在 0． 60 ～ 0． 78 之间，均小 于 1，根据 JTG / T J21-2011 公路桥梁承载能力检测评定规程 8． 2． 1 条，校验系数 ζ ＜ 1 时，代表桥梁的实际状况要好于理论状况，判 定该桥承载能力可满足要求。
位置 L /4 跨中 3L /4
实测值 / mm 4． 28 6． 01 3． 77
理论值 / mm 5． 03 7． 29 4． 89
残余变形 / mm 0． 18 0． 11 0． 16
校验系数 0． 85 0． 82 0． 77
各种工况荷载下，挠度校验系数均小于 1，平均值为 0． 84，根 据 JTG / T J21-2011 公路桥梁承载能力检测评定规程 8． 2． 1 条，校 验系数 ζ ＜ 1 时，代表桥梁的实际状况要好于理论状况。从表 2 中 可以看出，最大挠度为 6． 01 mm，相当于挠跨比为 1 /3 300，满足规 范要求。
·223·
模型理论值对比见表 1。
表 1 自振频率实测值与理论值对比
Hz
自振频率现场实测值 有限元模型自振频率（ 修正前） 有限元模型自振频率（ 修正后）
5． 76 6． 81 5． 69
从表 1 中可看出，修正后的模型与实测结果吻合较好，可以 用于计算理论值与静载试验中的实测值进行对比。
2． 5 静载试验
第 38 卷 第 17 期
·222· 2 0 1 2 年 6 月
山西建筑
SHANXI ARCHITECTURE
Vol． 38 No． 17 Jun． 2012
文章编号： 1009-6825（ 2012） 17-0222-03
某公路桥梁承载能力荷载试验评定分析
肖天崟 韩建刚 高洪波
（ 海南大学土木建筑工程学院，海南 海口 570228）
第 38 卷 第 17 期
·224· 2 0 1 2 年 6 月
山西建筑
SHANXI ARCHITECTURE
Vol． 38 No． 17 Jun． 2012
文章编号： 1009-6825（ 2012） 17-0224-03
大 跨 径 PC 连 续 刚 构 桥 下 挠 控 制
刘 洋 彭小明 秦建军
表 4 试验跨测点的最大残余变形（ 应变）
9 1.8 1.8 1.8 0.9
15.3
15.3
d）工况 3，4 偏载横向布置 注：尺寸单位为 m，轴重单位为 kN
图 3 试验跨静载布置方案 工况 1： 跨中最大弯矩与挠度（ 中载） ； 工况 2： L /4 最大弯矩 （ 中载） ； 工况 3： 跨中最大弯矩与挠度（ 偏载） ； 工况 4： L /4 最大弯 矩（ 偏载） 。
2． 1 桥梁概况
某 5 跨 20 m 装配式钢筋混凝土简支 T 梁桥，总宽 30． 6 m，其中 行车道宽度 15 m，如图 1 所示。T 梁标准跨径 20 m，梁长 19． 96 m。 每跨设 18 根 T 梁，T 梁腹板厚 18 cm，顶板厚 11 cm，T 梁间距 1． 6 m， 梁高 1． 3 m。每跨设 5 道横隔板，横隔板腹板厚 15 cm，高 1． 0 m。
最大残余
J3 4． 28 0． 18 0． 04 7号 123
9 0． 07
J5 6． 01 0． 11 0． 02 8号 131
12 0． 09
J7 3． 77 0． 16 0． 04 9号 125 12 0． 10
实测数据及其分析结果表明： 该桥工作性能尚好，检测指标 均能满足设计规范及检测评定规程的要求。
2． 6． 3 残余变形（ 应变）
各试验工况荷载 下，对 试 验 跨 进 行 了 残 余 变 形 观 测，最 大 残
12.6 15.3
1.8 1.8 1.8
12.6 15.3
c 0． 02 ～ 0． 04 之间，最大残余应 变与相应的最大应变的比值在 0． 07 ～ 0． 10 之间，如表 4 所示，均 小于《公路桥梁承载能力检测评定规程》规定的 20% 。说明该桥 的弹性工作状况较好，与设计理论的假设条件接近。
文献标识码： A
0 引言
随着我国高速公路建设的快速发展，连续刚构桥以其地形适 应性强、抗扭性能 好 和 施 工 工 艺 成 熟 等 特 点，在 我 国 交 通 建 设 领 域发挥着日益重要的作用。但随着跨径的加大，近年来国内外大 跨径预应力混凝土梁桥出现了一些普遍性的病害，其中主梁下挠 就是较突出的问题之一。这不仅影响了结构的正常使用，而且还 可能危及结构的 安 全。因 此，下 挠 已 阻 碍 了 连 续 刚 构 桥 的 发 展。 本文根据桥梁结 构 下 挠 的 内 因，理 论 研 究 结 合 工 程 实 践，从 设 计 角度提出减小大跨径混凝土连续刚构桥长期变形的建议。
图 1 某简支 T 梁桥 该桥交通量较大，大型运输车辆多，超载现象较为严重，从而 对桥梁产生了较 大 的 危 害。大 桥 竣 工 运 营 至 今，存 在 诸 多 病 害，
图 2 试验跨有限元模型
2． 4 动载试验及模型修正
本例采用以脉动法为激励方法的动载试验。这种微振动是 由附近地壳的微小破裂和远处地震传来的脉动所产生的，或由附 近的车辆、机器的振动所引发。通过把记录到的脉动记录曲线进 行频谱分析，可以 得 出 结 构 的 自 振 频 率，从 而 对 有 限 元 模 型 进 行 修正。
中图分类号： U441． 2
文献标识码： A
1 荷载试验评定概述
荷载试验评定方法是在桥梁结构鉴定中应用历史最长，最为 有效的评定方法。其主要优点是直观、可靠，在旧桥的评定中，多 用于桥梁实际工作状态不明确情况下的评定和研究工作，以弥补 根据外观调查评定和以分析计算为主的评定方法的不足［1］。
桥梁荷载试验包括静载试验和动载试验。 静载试验通过对桥梁施加静力荷载作用，测定桥梁结构在试 验荷载作用下的 结 构 响 应，包 括 挠 度 和 应 变，将 实 测 值 与 理 论 值 作相似条件下 的 对 比 分 析，以 校 验 系 数 作 为 指 标 参 数 和 衡 量 标 准，进而评估桥梁实际承载能力和实际状况。 要评定桥梁的承载力，必须要有理论计算值，结构复杂时，需 要建立有限元模型。有限元模型是根据结构设计图纸或现场测 量数据建立的，其 中 隐 含 了 较 多 的 理 想 化 假 定 和 简 化，根 据 此 有 限元模型计算的结构动力特性和动力响应往往与现场试验结果 不能很好的吻合。当模型计算结果与实际测量结果有较大出入 时，就需要对有限元模型进行修正。可利用动载试验检测结果对 有限元模型修正，修 正 对 象 为 模 型 中 的 构 件 几 何 参 数、物 理 力 学 参数以及约束条件，使按照修正后的模型计算的动力特性与试验 结果吻合。 本文实例根据动载试验得到桥梁的固有频率，与动力冲击系 数，对有限元模型进行修正，利用修正后的有限元模型，结合静载 试验数据对桥梁进行承载力评定。
2． 3 计算模型
确定了试验对象 之 后，要 进 行 试 验 桥 跨 的 理 论 分 析 计 算，理 论分析计算是加载方案、观测方案及试验跨性能评价的基础和依 据。因此，理论分析 计 算 应 采 用 可 靠 的 计 算 方 法 和 工 具 ，以 使 计 算结果可靠。本实例由于缺乏设计施工图纸资料，只能通过现场 测绘图纸建立模型，采用 SAP2000 建模，Shell 单元模拟，模型如图 2 所示。
（ 中交公路规划设计院有限公司，北京 100088）
摘 要： 为了有效解决大跨径 PC 连续刚构的下挠问题，从设计角度出发，结合荷载平衡概念，采用恒载零弯矩法配置预应力钢束，
有效地控制了结构下挠，经实践证明这种技术可行有效，从而保证了桥梁结构的安全可靠。
关键词： 连续刚构桥，下挠控制，基本原理
中图分类号： U448． 23
2） 应变测量。 跨中截面、L /4 截面、支座截面作为应变测试截面，在各片 T 梁的控制截面位置处的腹板和底板上布置应变测点。
2． 6 静载试验结果分析与评定
2． 6． 1 挠度测试结果
以工况 1 为例，试验荷载作用下桥梁挠度实测值与理论值的 比较见表 2。
表 2 挠度测点实测值与理论值的比较
工况 1
按照 JTG / T J21-2011 公路桥梁承载能力检测评定规程 8． 1． 2 条的要求，加载效率系数的要求为 0． 95≤效率系数 ηq ≤1． 05。根 据结构计算和现场条件，将试验跨的跨中截面、L /4 截面、支座截 面作为应变测试截面。
2． 5． 1 试验加载方案
试验采用 4 辆 400 kN（ 40 t） 双后轴载重车。前轴距中轴 3． 6 m， 中轴距后轴 1． 4 m； 前轴重 80 kN； 中轴重 160 kN； 后轴重 160 kN。