雷帅
上海同丰工程咨询有限公司 上海市宝山区 200444
摘要：随着城市的快速发展，城市车辆的数量与载重量快速增多，桥梁的运行伴随着日益严峻的交通量，使得桥梁的构件的使用功能逐渐降低，为确保桥梁运行的安全稳定，现通过荷载试验确定某运行多年的城市立交桥是否满足最初的设计承载能力要求。
关键词：立交桥 静载试验 动载试验
1．项目概况
某立交桥共由11跨组成，桥梁总长为210.0m，跨径（由南向北）组合依次为3×18.0m+ 2×19.0m+20.0m+2×19.0m+3×20.0m，桥面总宽为19.0m。该立交桥每跨上部结构均由14榀预应力简支空心板梁组成，梁高均为0.9m，梁底净宽均为1.24m。每片空心板梁均在两端底面设置圆形板式橡胶支座。
该桥修建于1994年，设计荷载等级为汽车-20级，挂车-100。由于该桥建成时间较早，经过多年的运营，桥梁的部分构件出现不同程度的老化，现在的承载能力状况是否能达到最初的设计标准，成为该桥能否健康运营的关键，现通过动静载试验确定其当前的实际承载能力，判断其是否满足最初的设计承载能力。
2.静载试验
2.1 测试内容及测点布置
本次静载试验，在综合考虑各方面的条件后，选择第6跨作为试验跨，简支空心板梁最不利位置为跨中最大正弯矩处，选取（1-1）断面进行应变及挠度测试，断面位置及断面测点布设分别见图2.1~图2.2。
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图2.2 试验跨主梁1-1断面测点布设示意图
2.2 静载试验效率系数
根据本项目的检测要求以及城市桥梁检测与评定技术规范（CJJ/T 233-2015），采用桥梁博士（V3.2.0版）进行结构计算，该桥为汽车荷载两车道偏载控制，本次试验跨上部结构加载工况为东偏载工况（分三级加载），现场采用2辆每辆总重为360kN的三轴载重货车进行加载。
由表2.1可知，上部结构静载试验效率系数为1.1，符合规范（CJJ/T 233-2015）的规定值为0.95~1.05的要求。
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注：表中期望荷载效应已计入汽车荷载冲击系数的影响。
2.2 静载试验结果及分析
2.2.1 横向分布系数
荷载横向分布系数是指荷载沿着横桥向对各片主梁按不同比例分配的系数，实测荷载横向分布系数，即可以得到荷载效应作用下桥梁各主梁的真实的工作情况，从而得知各主梁横向整体受力状况，又能检验实际试验结果与理论分析计算结果的偏离程度。
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图2.3 跨中横向分布曲线（两车道东偏载）
由表2.2和图2.3可知，在东偏载工况下主梁跨中截面横向分布系数最大实测值为3#梁0.272，最大理论值为1#梁0.254，较理论值偏大7.09%。表明上部结构空心板梁间缝状态良好，横向整体刚度实际与理论接近，实测横向分布系数曲线平稳、连续，无明显突变与理论曲线趋势基本一致。
2.3.2 跨中截面梁底应变测试结果
2.3.2.1 跨中截面应变校验系数
静载试验结构校验系数是评定桥梁结构的承载能力和工作状况的一个重要指标。结构校验系数一般要求其值不大于1.0，取值越小，结构的安全储备就越大。从表2.3可知，第1#至4#空心板梁跨中截面在东偏载试验工况下应变校验系数介于0.36~0.56之间，均小于1.0，满足规范（CJJ/T 233-2015）的规定，即静载试验校验系数不大于1的要求。
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2.3.2.2 跨中截面相对残余应变
结构变形的弹性恢复能力即相对残余应变，是桥梁结构评定的一个重要检验指标。规范（CJJ/T 233-2015）中给出相对残余应变一般不大于20%。 桥梁结构越的受力越接近于弹性的工作状态其发生变形后的相对残余应变就越小。
由表2.4可知，第1#至4#空心板梁跨中截面在东偏载的工况作用下各混凝土应变测点的相对残余应变介于0~3.33%之间，均小于规范（CJJ/T 233-2015）中给出的相对残余应变容许值20%，表明空心板梁在受力发生变形后的弹性恢复能力相对较好。
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2.3.3 跨中截面挠度测试结果分析
2.3.3.1 跨中截面挠度校验系数
规范（CJJ/T 233-2015）中给出静力荷载试验校验系数不大于1，由表2.5可知第1#至4#空心板梁跨中截面挠度校验系数介于0.34~0.41之间，均满足规范中不大于1的要求。
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2.3.3.2、 跨中截面挠度相对残余变形
规范（CJJ/T 233-2015）中给出相对残余变形容许值为20%，由表2.6可知，第1#至4#空心板梁东偏载工况下跨中截面的挠度相对残余变形介于3.03%~5.71%之间，均小于规范规定的容许值，表明空心板梁在受力发生变形后的弹性恢复能力相对较好。
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2.3.4 竖向刚度检验
从表2.6中可知3#空心板梁实测挠度为3.7mm，是所有测点中的最大值，选择3#梁进行竖向刚度检验，结果见表2.7。推算至设计荷载（汽车-20级荷载）作用下，跨中截面空心板梁的实测挠度为2.9mm，远远小于规范允许值33.3mm（L/600 mm），推算挠度为计算跨度的1/7393，表明空心板梁竖向刚度良好。
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2.3.5 裂缝检验
应变和挠度测点对应于空心板梁布置的跨中断面处，在整个试验加载的过程中变化平稳无剧烈的突变现象，实测应变和挠度线形良好，表明试验时没有受力裂缝在主梁跨中断面发生，与整个加载过程中在梁底的近距离观察结果相同。
2.3.6 静载试验结论
静载试验结果表明，当前该桥的上部结构，预应力结构空心板梁整体受力状况较好，实际承载能力能满足设计荷载汽车-20级、挂车-100荷载的正常使用要求。
3．动载试验
3.1 动载试验测点布置及测试项目
动载试验主要测试车辆以不同车速驶过桥面时，主梁的最大动应变和冲击系数。本次在1#空心板梁跨中截面布设1个混凝土动态应变测点。
试验时，两辆载重汽车分别以10km/h、20km/h和30km/h的速度，沿1#主梁对应位置匀速驶过桥面，同时记录主梁的动应变。
3.2 动载试验测试结果及分析
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按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTJ 023-85）规定所计算的冲击系数为0.193，由表2.8可知，1#空心板梁在试验车辆驶过桥面时的应变冲击系数介于0.081~0.205之间，接近于0.193，说明结构整体刚度良好。
4、结论
该城市立交桥虽然受到严峻的交通量的影响，但目前该桥整体的运行状况良好，仍能满足设计荷载等级为汽车-20级，挂车-100的要求。
参考文献
[1] 中华人民共和国住房和城乡建设部.城市桥梁养护技术标准.（CJJ 99-2017）.中国建筑工业出版社,2017.
[2] 中华人民共和国住房和城乡建设部.城市桥梁检测与评定技术规范.（CJJ/T 233-2015）.中国建筑工业出版社,2015.
[3] 中华人民共和国交通运输部.公路桥梁荷载试验规程（JTG/T J21-01-2015）[S].长安大学,2015.
[4] 中华人民共和国交通运输部 公路桥梁承载能力检测评定规程.（JTGT J21-2011）.1985
[5] 交通部公路规划设计院.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTJ 023-85）.中国建筑工业出版社,2019.
[6]刘自明.桥梁工程检测手册[M].北京:人民交通出版社,2002.