预应力混凝土桥简支箱梁静载试验

浅谈预应力混凝土桥简支箱梁静载试验摘要：混凝土连续箱梁桥属于空间结构体系，精确的分析比较复杂，而在实际工程设计中，进行复杂的分析一般必要性也不大。因此通过准确的试验数据说明试验梁的承载能力满足设计及规范的要求。本文对预应力混凝土连续箱梁静载试验进行了分析。

关键词：立交桥；连续箱梁；静载试验

1 工程概况

某立交桥（k11＋157.3）位于佛山绕城高速公路4标段内，该桥选用的箱梁为先简支后连续分片式预应力混凝土箱梁，预制简支梁高1.60m，梁长30.0m，c50混凝土，相邻两片梁中心距3.15m，每幅桥设4片梁，桥面横披由预制桥面板形成，梁片按折线布置，悬臂调整曲线线形。箱梁跨中向下设置2.0cm的反拱度，向两侧渐变采用圆曲线或抛物线形。设计荷载为公路ⅰ级。本次试验选用该桥1号～8号边跨边梁进行试验。

2 试验目的

（1）通过试验，掌握该箱梁的实际工作状况，判定其工作状况是否符合设计要求或是否处于正常受力状态，是否满足设计的极限状态要求。

（2）通过试验，判定该箱梁的刚度是否满足设计及使用要求。

（3）通过试验加载，观测梁体是否出现裂缝及其发展程度，确定裂缝的性质及其对梁片的影响。

（4）对该梁片的承载能力和工作状态作出综合评价，判定该梁

是否满足设计要求。

3 试验依据

（1）公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（jtgd62—2004）；混凝土结构试验方法标准（gb50152—1992）；大跨径混凝土桥梁的试验方法（柏林专题1982）；公路桥梁承载能力鉴定方法（交通部颁发）；工程材料与桥梁结构的力学性能测试；该桥梁设计文件。

4 试验内容

4.1资料收集和试验分析

收集试验梁的设计图纸、施工文件等各类资料，取得桥梁的设计计算参数和桥梁施工过程中受力状况的变化，然后对结构进行计算分析，内容包括：试验状态梁片的应力计算；试验荷载的确定；试验荷载下的计算分析。

4.2现场结构测试和数据处理

现场拟采用堆积重物的加载方法，采用逐级加载的方式，按最大试验荷载分为3级加载，测试该梁支座处、1/4、1/2、3/4跨等主要断面处在各级荷载作用下的应变、变形及裂缝开展情况，各截面具体测量内容如下：

（1）1/4、1/2、3/4跨断面：顶板混凝土应变；底板、腹板混凝土应变；挠度变化。

（2）裂缝观测：是否存在既有裂缝以及新裂缝的开展情况。

5试验仪器

brimon桥梁安全检测系统；roctest系列钢弦应变计；百分表、读数显微镜等。

6试验测点布置

根据对设计图纸、施工文件的调查分析，参照桥梁静载试验的相关规范来确定试验测点，具体布置见图1。

7 试验加载

7.1试验加载原则

（1）为了解截面应变和挠度随试验荷载的变化关系，在试验加载过程中，按逐级加载方式进行，一般每级荷载为试验荷载的25％左右。

（2）为保证试验数据的可靠性，在进行承载能力试验时，每一加载工况均需重复进行2～3次，测试结果以多次测量结果的平均值为准。如果前2次结果比较一致，可加载2次。

（3）试验加载应尽量避免温度变化太大的环境，并尽量选取湿度较小的时刻进行。

（4）当出现下列情况时，即可停止加载：梁体出现裂缝时，立即停止加载；挠度超过规范允许值l/600时，立即停止加载；梁体发生异常情况时，立即停止加载。

7.2 试验荷载的确定

⑴设计资料

跨径：3×30.00m；桥面净空：净11.5m；设计荷载：公路－ⅰ

级；设计依据：《公路桥涵设计通用规范》（jtgd60—2004），《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（jtgd62—2004）。

⑵计算模型

梁部内力计算采用midas/civil进行，用三维梁单元建立空间斜桥梁格模型，如图2、图3所示。

模型建立时考虑的截面包括边梁、中梁、端横梁及等效中间横向连接。混凝土标号为c50，重力密度25.5kn/m3，弹性模量3.518×104mpa。全桥节点总数688个，单元633个。考虑的荷载包括桥面铺装等二期恒载及公路i级车道荷载。按三车道加载，车道折减系数按规范选定。荷载组合按正常使用极限状态的短期效应组合，组合公式根据《公路桥涵设计通用规范》（jtgd60—2004）为：m组合=m恒载+0.7m活载。

（3加载质量计算

按集中质量加载计算：

边跨最大计算跨径：30.13m－0.484m＝29.65m，加载实际采用的跨径为28.39m。

p＝2×m/（l－a）＝2×1705/（28.39－6）＝152.3（kn）

实际取用试验荷载150.5kn，荷载系数0.99。

（4）试验数据计算

计算得到跨中截面应力：上缘－2.83mpa，下缘3.87mpa。跨中挠度：9.58mm，1/4、3/4跨挠度：6.50mm。

8试验数据处理及结果分析

8.1应变测试

（1）通过分析测试数据并绘制各级试验荷载作用下试验梁各主要控制截面上的应力—应变分布曲线，不难发现在各级试验荷载作用下，试验梁各主要控制截面上的应力分布随截面高度基本呈线性变化，符合平截面假定；最大试验荷载弯矩（1685.2kn·m）作用下混凝土梁上、下翼缘产生的最大压、拉应力增量为－1.63mpa、2.92mpa，分别与理论分析计算值－2.83mpa、3.87mpa相接近。

（2）实测荷载效率系数为0.99，满足《大跨径混凝土桥梁的试验方法》之要求（0.7＜α＜1.05）；第一测试循环（n＝1）最大残余变形系数为6.8％，第二测试循环（n＝2）最大残余变形系数为3.3％，满足《大跨径混凝土桥梁的试验方法》之要求（＜20％/n）。

8.2挠度测试

跨度挠度测试结果见图4。

通过分析挠度测试数据并绘制各级试验荷载作用下试验梁跨中截面的荷载—挠度曲线，在各级试验荷载作用下试验梁跨中截面的挠度随荷载的增加而基本呈线性变化，符合结构计算理论，表明结构在弹性范围内工作。当试验荷载达到1685.2kn·m时，实测跨中最大挠度为8.75mm，接近理论计算值9.58mm；实测挠跨比为1/3245，满足《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（jtgd62—2004）对该梁刚度的设计要求：1/600。实测第一测试循环（n＝1）