佛山市公路桥梁工程监测站有限公司 广东佛山 528041
摘要：对乐龙路南坑跨线桥右幅主桥（38+60+40）连续钢箱梁桥进行静载试验，通过建立midas/civil模型，采集在不同加载工况下荷载数据，对比试验实际值和理论值，评定该桥是否满足公路-Ⅰ级荷载等级要求。为类似新建桥梁承载能力评定提供参考依据。
关键词：承载能力评定；小箱梁桥；抗弯承载力；荷载试验；斜截面抗剪能力
南坑跨线桥桥梁全长为472.7m，单幅桥宽14.75m，行车道宽13.75m，按双向六车道设计，南坑跨线桥全桥跨径布置为：（3+3）×30+（38+60+40）+（3+2）×30m。引桥上部结构采用30m简支小箱梁、连续钢箱梁。主墩采用门式墩，墩宽为7.4m，厚度为1.8m，承台高度为2.4m，桩基为灌注桩，桩径为1.5m。过渡墩及引桥墩均采用双柱式墩，柱径为1.4m，桩基为灌注桩，桩径为1.6m。桥台为一字台，承台高度为1.5m，桩基为双排灌注桩，桩径为1.2m。本次试验为南坑跨线桥主桥，主桥为变截面连续钢箱梁，跨径布置为40m+60m+38m。梁宽：分幅设置，单幅宽度14.75m，梁高：主梁中心线处为2250（1550）㎜，顶底板厚度为22（16）㎜：腹板厚度：腹板厚1.8㎜。
1 静载试验方案
1.1 检测对象
使用midas/civil建立该桥的有限元模型，南坑跨线桥主桥（40+60+38m）7、8、9跨。此试验分为3个测试截面，具体检测控制截面为第7跨边跨最大正弯矩A截面，7#墩顶最大负弯矩截面B截面，第8跨中跨最大正弯矩C截面。模型示意图见图1及检测截面见图2。
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图1.1-1 桥梁MIDAS/civil计算模型
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图1.1-2 检测截面位置示意图（单位：m）
1.2 荷载加载布置
本次试验采用弯矩等效原则，按图2所示的试验载位进行加载，则计算出在试验荷载作用下各工况的试验弯矩。
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注：①为第一级荷载，①②为第二级荷载，①②③为第三级荷载
图1.2-1 A、C截面加载平面布置图（单位：m）
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注：①为第一级荷载，①②为第二级荷载，①②③为第三级荷载
图1.2-2 B截面加载平面布置图（单位：m）
1.3 测点布置
本次试验挠度测点共布置24个测点，应变测点截面为A、B、C截面，各布设12个应变测点，共36个振弦传感器，具体测点布置见图1.3-1~1.3-2所示。
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图1.3-1 挠度测点布置图（单位：m）
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图1.3-2 应变测点布置示意图（单位：㎝）
2 荷载结果与分析
2.1 各截面挠度试验结果
A截面和C截面最大正弯矩关键测点在试验荷载作用下实测挠度数据见表2.1。理论值与实测值比较图见图2.1-1~2.1-2。
表2.1 实测挠度与理论计算挠度（㎜）
|
工况
|
测点编号
|
一级
|
二级
|
三级
|
卸载
|
弹性值
|
理论值
|
校验系数
|
相对残余
|
|
A截面
|
A1
|
0.00
|
0.00
|
0.00
|
0.00
|
0.00
|
0.00
|
/
|
/
|
|
A2
|
10.72
|
12.69
|
15.44
|
0.53
|
14.91
|
17.09
|
0.872
|
3.4%
|
|
A3
|
10.67
|
14.39
|
19.33
|
0.88
|
18.46
|
23.25
|
0.794
|
4.5%
|
|
A4
|
4.42
|
8.11
|
11.28
|
0.50
|
10.78
|
14.50
|
0.743
|
4.4%
|
|
A5
|
0.00
|
0.00
|
0.00
|
0.00
|
0.00
|
0.00
|
/
|
/
|
|
C截面
|
A5
|
0.00
|
0.00
|
0.00
|
0.00
|
0.00
|
0.00
|
/
|
/
|
|
A6
|
9.79
|
13.56
|
20.05
|
-0.81
|
20.86
|
27.82
|
0.750
|
-4.0%
|
|
A7
|
17.20
|
24.98
|
35.44
|
0.11
|
35.33
|
47.49
|
0.744
|
0.3%
|
|
A8
|
8.05
|
14.73
|
20.82
|
0.33
|
20.49
|
27.82
|
0.737
|
1.6%
|
|
A9
|
0.00
|
0.00
|
0.00
|
0.00
|
0.00
|
0.00
|
/
|
/
|
注：各测点值均已扣除支座沉降。
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图2.1-1 A截面实测挠度与理论计算挠度比较图
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图2.1-2 C截面实测挠度与理论计算挠度比较图
2.2 各截面应变试验结果
各截面最大正弯矩在试验荷载作用下关键测点应变数据见表2.2。C截面在最大级试验荷载作用下，实测平均弹性应变沿截面高度呈线性变化，线性相关系数r为0.9943，符合平截面假定（n=4，置信度大于98%）。拟合中性轴高度为93.91㎝，与理论计算值92.0㎝相差为-2.1%，实测拟合中性轴高与理论计算中心轴高相符。各实测值与理论值比较图见图2.2-1~2.2-2。
表2.2 实测应变与理论计算应变（με）
|
工况
|
测点编号
|
一级
|
二级
|
三级
|
卸载
|
弹性值
|
理论值
|
校验系数
|
相对残余
|
|
A截面
|
4#
|
55.6
|
114.7
|
163.5
|
10.2
|
153.3
|
176.6
|
0.868
|
6.2%
|
|
5#
|
62.6
|
115.2
|
166.8
|
11.3
|
155.5
|
176.6
|
0.881
|
6.8%
|
|
6#
|
55.1
|
111.7
|
168.7
|
13.2
|
155.5
|
176.6
|
0.881
|
7.8%
|
|
7#
|
54.6
|
99.7
|
162.2
|
8
|
154.2
|
176.6
|
0.873
|
4.9%
|
|
8#
|
50.7
|
96.8
|
153.6
|
0.4
|
153.2
|
176.6
|
0.867
|
0.3%
|
|
9#
|
50.5
|
100.6
|
165.6
|
11.5
|
154.1
|
176.6
|
0.873
|
6.9%
|
|
C截面
|
4#
|
60.9
|
110.4
|
148.6
|
-10.5
|
159.1
|
228.0
|
0.698
|
-7.1%
|
|
5#
|
63.7
|
97.8
|
127.1
|
-6.6
|
133.7
|
228.0
|
0.586
|
-5.2%
|
|
6#
|
54.9
|
103.6
|
151.0
|
-3.8
|
154.8
|
228.0
|
0.679
|
-2.5%
|
|
7#
|
50.3
|
94.7
|
142.2
|
-4.8
|
147.0
|
228.0
|
0.645
|
-3.4%
|
|
8#
|
47.1
|
90.6
|
140.4
|
-6.7
|
147.1
|
228.0
|
0.645
|
-4.8%
|
|
9#
|
39.9
|
76.8
|
120.5
|
-4.7
|
125.2
|
228.0
|
0.549
|
-3.9%
|
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图2.2-1 实测最大级弹性应变与理论计算应变比较图
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图2.2-2 实测最大级弹性应变与理论计算应变比较图
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图2.2-3 最大级试验荷载作用下实测平均弹性应变沿截面高度分布图
3 结论
（1）校验系数评定。通过对乐龙路龙江南坑跨线桥右幅主桥的静载试验，将各截面加载实测的挠度和应变与理论值进行比较，试验校验系数满足试验要求，见表3.1。
（2）残余变形评定。C截面卸载后实测残余挠度和应变与实测最大挠度和应变挠度和应变的相对残余均满足试验的要求，见表3.2。
表3.1 试验校验系数汇总表
|
项目内容
|
A截面
|
B截面
|
C截面
|
|
最大正弯矩偏载
|
最大负弯矩中载
|
最大正弯矩偏载
|
|
变形
|
弹性挠度（㎜）
|
18.46
|
/
|
35.33
|
|
理论挠度（㎜）
|
23.25
|
/
|
47.49
|
|
校验系数η
|
0.794
|
/
|
0.744
|
|
应变
|
弹性应变（με）
|
154.3
|
-89.9
|
144.5
|
|
理论应变（με）
|
176.6
|
-120.0
|
228.0
|
|
校验系数η
|
0.874
|
0.734
|
0.634
|
表3.2 残余变形评定汇总表
|
项目内容
|
A截面
|
B截面
|
C截面
|
|
最大正弯矩偏载
|
最大正弯矩偏载
|
最大正弯矩偏载
|
|
变形
|
残余挠度（㎜）
|
0.88
|
/
|
0.10
|
|
最大挠度（㎜）
|
19.33
|
/
|
34.84
|
|
相对残余（%）
|
4.5
|
/
|
0.3
|
|
应变
|
残余应变（με）
|
13.2
|
-1.7
|
-6.4
|
|
最大应变（με）
|
155.5
|
-85.6
|
143.1
|
|
相对残余（%）
|
7.8
|
1.9
|
-4.5
|
（3）通过对乐龙路龙江南坑右幅主桥的静载试验，乐龙路龙江南坑右幅主桥主要控制断面在试验荷载作用下量测的主要测点的最大挠度和最大应变值小于理论值，实测桥梁的挠度与应变的分布曲线反映试验桥跨在试验荷载作用下处于弹性工作状态。
参考文献：
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