基于荷载试验的加宽板桥技术状况分析

摘要：通过静载试验，测定桥梁结构的静应变、静挠度，观察是否存在裂缝及其变化情况；通过动载试验，得出桥梁的自振频率、结构阻尼比和冲击系数，确定桥梁真实受力状态和使用性能。

关键词：桥梁；加宽；荷载试验；有限元分析；技术状态；评估

中图分类号：K928 文献标识码： A

1.概况

某改建加宽桥梁，在原桥上、下游分别加宽为3孔13.6米空心板，桥头处设置伸缩缝。新老桥墩采用重力式桥墩，墩身、基础采用锚杆钢筋连接，接合面采用环氧树脂胶液作为粘合剂，使新老桥墩结合成整体。

2.静载试验方案及试验过程

2.1结构分析计算

采用MIDAS6.71程序进行结构静力计算、活载效应计算及相应的加载效率的计算。在计算中，建立了空间梁单元模型进行结构的内力和、应变和位移分析。计算简图如图1。

图1 加宽板桥计算模型

2.2测试截面及测点布置

图2 应变测试截面示意（单位：m）

2.3试验荷载

2.4静载试验工况及加载位置

图3 工况一荷载纵向布置示意（单位：m）

图4 工况一荷载横桥向布置示意（单位：m）

（2） 工况二：S2断面老桥矩形板最不利正弯矩布载（中载），2车。

（3） 工况三：S2断面老桥矩形板最不利正弯矩布载（偏载），2车。

试验荷载的纵桥向及横桥向布置见图5和图6。

图5 工况二、三荷载纵桥向布置示意（单位：m）

图6 工况二、三荷载横桥向布置示意（单位：m）

2.5静载试验效率

根据《大跨径混凝土桥梁的试验方法》中的规定，桥梁荷载试验一般采用基本荷载。其中静力试验荷载的效率系数取值范围为1.05≥≥0.80。

（1）

式中：、分别为设计标准活荷载及试验荷载作用下，检验部位变位或力的理论计算值；为设计取用的冲击系数。

为了保证试验的有效性，应使各测试截面试验荷载的效率系数至少达到0.80以上，各工况静载试验效率如表1。

表1 控制截面静载试验效率

注：上表中弯矩单位为kN・m

3.静载试验结果分析

3.1测试截面应变分析

桥面板在试验荷载作用下的纵向正应变理论值可以按式（2）来计算。

（2）

式中：为桥面板承受的纵向正应力，为桥面板材料弹性模量。

表2 3种工况应变校验系数

由表2可以看出。工况一（新桥加宽空心板跨中截面偏载M+max）、工况二（老桥矩形板跨中截面中载M+max）、工况三（老桥矩形板跨中截面偏载M+max）的应变校验系数均值分别为0.802 、0.821 、0.909。各工况测点应变校验系数均值都低于《大跨径混凝土桥梁的试验方法》中所规定的1.05的上限。但各工况老桥跨中校验系数都偏大，这说明老桥跨结构在跨中截面处承载力安全储备不是很足。

3.2测试截面挠度分析

工况一、工况二、工况三下空心板和矩形板的挠度校验系数均值分别为0.379、0.498、0.693。

3.3静载试验结论

（1） 本次静载试验加载效率在0.806～0.875之间，静载试验各工况加载效率均达到0.8≤η