李 恒 苏 鹏 魏景和 阳 浩

(广东纵横工程检测有限公司，广东 佛山 528000)

1 概述

预制装配式桥梁具有结构简单、施工方便、标准化施工质量高等优点，在我国预制装配式钢筋混凝土梁式桥，特别是中小跨径桥梁中得以广泛应用。而现役装配式桥梁中空心板梁多采用企口缝，T梁和小箱梁多采用湿接缝连接形成整体，使结构的协同受力能力显著提高，但随着运营时间增长，各梁间的横向联系易出现损坏，荷载在各主梁分配产生变异，容易形成“单梁受力”影响桥梁结构整体性能，从而导致主梁破坏，甚至出现桥梁整体垮塌[1-3]。根据吉林省高速公路(长平等高速)500多座桥梁的病害统计显示，梁间铰缝渗水比例高达83.3%，表明装配式桥梁横向分布损伤普遍存在[4]。而空心板梁多采用企口缝，其横向连接相对其他结构形式更为薄弱，在实际运营中需要重点关注此类桥梁的横向联系情况，并进行维修加固处理，防止单板受力导致桥梁结构损坏[5,6]。因此本文以空心板桥为研究对象，分析实际车辆作用下各主梁横向联系状态，并对桥梁实际使用状态进行评估[7]。

2 桥梁静载试验

2.1 试验模型

为研究旧桥横向分布系数，本次静载试验桥梁为1994年建成通车的预制装配式空心板桥，桥梁全长455.82 m，跨径组合为15×30，双幅宽度为26 m，桥梁横断面为0.5 m(防撞栏杆)+11.0 m(机动车道)+2.0 m(中央分隔带)+11.0 m(机动车道)+0.5 m(防撞栏杆)。该桥上部结构采用30 m预应力混凝土简支空心板，施工方法为预制先张法，空心板板高1.20 m，宽1.5 m，设计荷载为汽车—20级，挂车—100，人群荷载3.5 kN/m2。近期发现桥面铺装出现通长纵向裂缝，主梁铰缝砂浆脱落严重，铰缝失效可能已经失效，重车通过使桥梁挠度偏大。为了解桥梁结构横向联系实际状况及桥梁结构承载能力状况，为后续养护维修提供依据，因此进行荷载试验研究桥梁的横向联系状况。

2.2 试验流程

2.2.1试验车辆选择

荷载试验车辆选择不仅需考虑设计荷载中车轴重量，而且桥面已经出现了纵向裂缝的现象，车辆轴重过重，易导致结构局部破坏，因此本试验选用车重约320 kN的三轴重车辆加载。

2.2.2加载位置确定

为了得到大量数据，本次选择6处横向加载位置，具体加载车辆分别作用位置如图1中①～⑥所示。位移计设置在每片梁底支座和跨中截面，共24个。

2.2.3试验结果

本次试验实际加载车辆为323 kN，车辆分别作用在横桥向①～⑥不同位置时各主梁跨中竖向位移实测弹性挠度如表1所示。

2.2.4理论分析值

桥梁主梁由多片主梁和横隔梁组成，当桥梁在荷载p作用下，主梁因为横向联系的存在使得所有主梁不同程度参与受力。对于主梁某截面的内力值s确定，桥梁在纵向和横向均引入影响线概念，可将空间问题转化为平面问题进行求解，s=p·η(x,y)≈p·η2(y)·η1(x)。其中，η(x,y)为空间影响面;η2(y)为单梁荷载沿桥面横向y轴方向作用在不同位置时某梁所分配的荷载比值曲线;η1(x)为单梁在x轴方向某截面的内力影响线。某梁所承受的荷载为车轮轴重乘以一个系数，此系数为横向分布系数[8]。根据横向分布模拟效应分类可分为反力横向分布、内力横向分布和挠度横向分布。反力横向分布是利用横向模型的支座反力的比例关系来实现的其横向分布的模拟；内力横向分布实质是利用横向内力影响线等效为荷载横向分布系数；挠度横向分布利用结构挠度在横桥向影响线来模拟其横向分布影响线[9-12]。

横向分布系数理论值是通过桥梁博士3.6软件，利用刚接板法建立空间模型计算所得。首先求出荷载横向影响线，然后得出荷载沿桥横向作用不同位置时各主梁的横向分布系数，表2为加载车横桥向作用在①～⑥不同位置时各主梁的理论荷载横向影响线竖标，按试验荷载在桥上的实际布载位置计算而得。

表2 横向分布系数影响线竖标理论计算值

2.2.5实测值与理论值对比分析

由图2～图9可知：1)横向分布系数影响线变化趋势与理论计算值比较相近，对称性尚可，实测影响线分布连续性较好，未见明显的单梁受力现象。2)当车辆作用位置靠近主梁时，横向分布系数实测值要大于理论计算值，当车辆作用位置远离主梁时，横向分布系数理论值远大于实测值，表明横向分布联系较理论弱。实际表现为桥面出现纵向裂缝，桥面开裂，铰缝填料有脱落现象。3)实测的横向分布系数影响线较理论值斜率大，并且位于两侧梁体较中间梁体更为明显，可能实际运营中两侧梁体受力较为不利，导致横向联系损伤更为严重。

3 结语

通过静载试验发现此桥梁的横向联系刚度较理论值弱，同时边梁横向联系刚度损伤较中梁更为严重，桥梁的整体性能有所下降。桥梁运营管养中如发现桥面开裂和铰缝脱落现象应该引起足够的重视，加强管理和养护，并及时加固，防止桥梁结构出现单梁受力现象。