坪梅大桥静载试验与分析
2017-09-18
1 工程概况�
坪梅大桥位于乐昌市坪石镇，主桥为单跨110m跨径的双曲拱桥，共有6片主拱肋，拱上共设有8个腹拱，桥台两侧分别设有1跨现浇砼板拱过渡跨。该桥于1973年建成通车。根据2009年的检测与静载试验结果，管养单位对坪梅大桥维修加固，主要措施包括对拱肋进行加大截面，对腹拱进行加固，重铺桥面等。为了检测加固效果，评定坪梅大桥加固后的承载力，于2011年9月份再次对坪梅大桥进行了静力荷载试验。�
2 试验方案�
2.1 静载试验检测内容�
该桥跨度比较大，根据双曲拱桥的受力特点及现场具体情况，此次静载试验分为跨中加载、3L/4加载两个分试验进行。分别选取跨中截面、3L/4截面为控制截面，测试其在各级荷载作用下结构的工作性能，包括主拱肋各控制截面的应变、桥面挠度、拱脚位移以及关键裂缝等变化情况。�
2.2 加载方案�
本次试验计算采用MIDAS2010建模分析，取设计荷载等级为汽车－15、挂车－80进行计算，获得控制截面最大内力值与变形值。根据结构计算的等代效应以及现场条件，采用4部20t重车进行加载，加载位置如图1、图2所示。�
3 静载试验的测点布置�
3.1 挠度测点布置�
根据《试验方法》要求，分别在拱脚、L/4、跨中、3L/4等主要控制断面纵向布置挠度测点共10个，用N3精密水平仪观测结构沿纵向变形曲线，测点布置如图3所示。�
3.2 应变测点布置�
分别在主桥试验跨跨中、3L/4等控制截面共布置应变测点24个，测点布置如图4～图5所示。�
4 静载试验主要结果及分析评定[1-3]�
4.1 挠度分析�
（1）跨中加载工况�
在各级荷载作用下，各挠度测点试验结果及理论计算结果如表1所示。��
由表1可知，跨中主要挠度测点卸载后相对残余变形均小于25％，满足《试验方法》要求，满载时，偏载侧N3-Y3#测点挠度为最大值，校验系数为0.15，小于《试验方法》中钢筋砼结构校验系数1.1的要求，跨中最大挠度实测值小于理论计算值较多，说明结构的实际刚度大于理论刚度。�
（2）3L/4加载工况�
在各级荷载作用下，各挠度测点试验结果及理论计算结果如表2所示。�
由表2可知，3L/4处主要挠度测点卸载后相对残余变形均小于25％，满足《试验方法》要求，满载时，偏载侧N3-Y4#测点挠度为最大值，校验系数为0.33，小于《试验方法》中钢筋砼结构校验系数1.1的要求，3L/4处最大挠度实测值小于理论计算值较多，说明结构的实际刚度大于理论刚度。�
（3）测量结构的最大变值形或力的总值Stot不应超过设计标准的容许值，本次构件的挠度设计允许值为：�
Δ=L/800=110000/800=137.5mm�
本次试验中实测最大挠度值为4.11mm，满足《试验方法》要求。�
4.2 应变�
（1）跨中加载工况�
结构在各级荷载作用下的实测应变结果如表3所示。�
由表3可知，跨中加载工况下跨中截面及主拱肋拱脚截面主要测点相对残余变形均小于25％，满足《试验方法》要求，实测应变值均小于理论计算值，跨中加载试验中，偏载侧最大弹性应变位于1#主拱肋，其校验系数为0.36，小于《试验方法》中钢筋砼结构校验系数1.1的要求。�
（2）3L/4加载工况�
结构在各级荷载作用下的实测应变结果如表4所示。�
由表4可知，3L/4加载工况下3L/4处截面及主拱肋拱脚截面主要测点相对残余变形均小于25％，满足《试验方法》要求，实测应变值均小于理论计算值，3L/4加载试验中，偏载侧最大弹性应变位于4#主拱肋，其校验系数为0.38，小于《试验方法》中钢筋砼结构校验系数1.1的要求。�
以上工况中计算值比实测值偏大的原因之一是：拱上填料、桥面铺装以及侧墙等构件的共同参与受力难于准确计算，而且拱上填料全部换填为混凝土，计算分析模型中未考虑其作用，这使得计算位移、应变等结果比实测值偏大。�
4.3 拱脚位移�
在两个加载工况各级荷载作用下，拱脚相对位移均未发生变化。�
4.4 裂缝�
在试验前后过程中对跨中检查未发现有新的裂缝出现。�
5 加固前后静载试验结果比较�
从表5可知，加固后跨中工况满载时最大弹性挠度值为3.27mm，其测点校验系数为0.15，最大弹性应变值为26.7，其测点校验系数为0.36；加固前跨中工况满载时最大弹性挠度值为6.4mm，其测点校验系数为0.36，最大弹性应变值为61.9，其测点校验系数为0.82。从试验结果可知，相比加固前跨中工况静载试验，加固后的最大弹性挠度、最大弹性应变、最大弹性挠度测点校验系数及最大弹性应变测点校验系数均有所减少。�
从表5可知，加固后3L/4工况满载时最大弹性挠度值为2.17mm，其测点校验系数为0.33，最大弹性应变值为14.3，其测点校验系数为0.38；加固前3L/4工况满载时最大弹性挠度值为2.32mm，其测点校验系数为0.37，最大弹性应变值为11.7，其测点校验系数为0.37。从试验结果可知，相比加固前3L/4工况静载试验，在加固后试验弯矩比加固前大了将近100 KN.m的情况下，加固后的最大弹性挠度、最大弹性应变、最大弹性挠度测点校验系数及最大弹性应变测点校验系数均没有明显的变化。�
综上所述，对拱肋进行加大截面，对腹拱进行加固，重铺桥面等加固措施对改善坪梅大桥的力学特性与工作性能，以及增强结构承载能力方面起到了一定作用。�
6 结论�
通过对坪梅大桥荷载试验的主要资料的分析，得出以下结论：�
（1）在跨中工况与3L/4工况下，实测的最大弹性变位值均小于理论最大弹性变位值，该桥总体刚度满足要求，且主要挠度测点残余变形都小于0.25，说明结构处于弹性工作状态。�
（2）实测的弹性应变值均小于理论计算应变值，结构在设计荷载作用下具有一定的安全储备能力，能投入正常使用。
参考文献�
［1］大跨度钢筋混凝土桥梁试验方法［M］.北京:人民交通出版社,1982.�
［2］宋一凡. 公路桥梁荷载试验［M］ . 北京: 人民交通出版社,2002.�
［3］刘自明,王邦楣.桥梁工程检测手册.北京:人民交通出版社,2002.
��作者简介：�杨柯（1983-），男，广东公路工程质量监测站,研究方向:桥梁检测。
