郭延飞 李鑫 朱光情

【摘要】涪陵江南片区荔枝园立交桥为一座7跨预应力混凝土连续箱梁桥的荷载试验。利用三维有限元分析软件对荔枝园立交桥进行仿真分析并实施于桥梁荷载试验中。试验与理论计算结果表明：桥梁在静载作用下控制截面应力和变形满足设计要求。桥梁结构安全可靠。

【关键词】弯桥；仿真分析；荷载试验；承载能力

1.工程概况

涪陵江南片区荔枝园立交桥为预应力混凝土连续梁桥，全桥按一联布置，桥跨布置为2×30+27.5+36.5+27.5+2×30=211.5m。主梁采用斜腹式单箱单室等截面箱梁，梁高2.2m，主梁顶板宽为9.4m，底板宽为4.4m，两侧翼缘各外挑2.0m。端横梁和中横梁两侧各5.0m范围内，顶底板、腹板须加厚，其值为：顶板由25cm渐变为45cm，底板由22cm渐变为42cm，腹板由50cm渐变为90cm。施工缝处腹板厚度为90cm，渐变段长度为5.0m。

桥梁设计标准为：设计行车速度40Km/h；汽车荷载，城-A级；抗震等级6度。

荔枝园B匝道桥型布置平面图如图1-1所示，主梁截面尺寸及横向布置如图1-2所示。

2.实验的目的及依据

按桥梁荷载试验方法，通过对桥梁加载试验，检测控制截面应力、挠度、抗裂性能等指标以达到以下目的：

⑴检验桥梁结构的承载能力、结构变形及正常使用状态是否满足设计要求；

⑵为桥梁的鉴定和竣工验收提供科学依据；

⑶通过荷载试验，考察桥梁结构的整体变形规律，评价结构的实际受力状态和工作状况，为桥梁的设计施工以及日后运营、养护和管理提供科学依据。

荷载试验的评定标准参照《大跨径混凝土桥梁的试验方法》和《公路桥梁承载能力检测评定规程》JTG/T21-2011. 规定的评价指标和有关理论计算资料对试验观察结果进行分析评定。

3.有限元的仿真分析

依据施工图，主桥采用有限元结构分析软件进行分析计算，计算模型如图3-1，内力包络图如图3-2所示。

4.荷载试验的方案

4.1测点的布置

该桥的计算结果选择该桥的最不利受力截面作为荷载试验对象，测试的主要内容包括控制截面应变及挠度，测试截面及具体位置如图4.1-1所示。

图4.1-1 控制截面桥跨位置示意图（单位：cm）

结合本桥的结构特点，试验应力和挠度控制截面均位于跨中，共计4个，分别为J1、J3、J4、J6截面，在1号、3号墩顶截面设置J2、J5控制截面。测试截面应变及挠度测点布置图如图4.1-2～4.1-3所示。

图4.1-2 截面静载试验应变测点布置示意图（单位：cm）

4.2加载方案

试验荷载以控制截面内力或控制部位应力等效原则进行布载，并使控制截面试验荷载效率达到检测规程的规定值。在保证测试截面试验荷载效率系数η达到0.85～1.05的条件下，经过计算确定，采用六辆34～37吨三轴重车作为试验荷载。

⑴在试验开始前，用双车往返多次通过试验桥梁，以消除部分残余应力，起到使试验数据稳定的效果。

⑵为保证试验安全，避免过载引起桥梁损坏，试验车辆采取多级加载。

⑶每级荷载就位后约15分钟进行各项观测，在该级荷载使桥梁的变形稳定后再进行下一级荷载的加载，卸载后约30分钟进行残余观测和调零，再继续下一工况。

⑷试验结束后，拆除导线，检查仪器设备是否处于正常状态并记录。

4.3测试结果

试验荷载作用下，各试验桥跨应力（应变）测试截面的主要检测结果汇总于表4.3.1。

由上表可見，试验荷载作用下，各试验桥跨应力（跨中）测试截面的实测应力小于计算值，应力校验系数处于正常范围。应力校验系数介于0.59～0.90，最大实测混凝土拉应力增量为1.91MPa，荷载卸除后，多数应力测点的实测残余应变较小。结构处于正常的工作状态。

（2）大桥挠度测试截面的最大实测挠度、校验系数等汇总于表4.3.2。

由表上表可见，试验荷载作用下，各控制截面的实测挠度小于计算值，挠度校验系数介于0.56～0.88，实测最大正挠度增量分别为4.07mm，最大实测挠度与净跨径之比小于规范限值（L/600）。由上表所示的试验荷载作用下主桥桥跨结构的纵向挠曲变形与计算值一致性较好，表明主桥结构变形规律和整体工作性能正常，结构刚度满足设计要求。

（3）试验前后对测试截面附近区域及关键受力部位进行了裂缝检查，未见可见裂缝。

（4）试验前后对各支座进行了检查，支座各部分清洁完好，未见异常。

5结语

本次荷载试验对涪陵荔枝园江南片区立交B匝道立交桥第一跨、第二跨、第三跨、第四跨进行了静载试验，静力加载试验的荷载效率0.895～0.996，满足相关检测规程的要求。

（1）试验荷载作用下，各试验桥跨应力（跨中）测试截面的应力校验系数介于0.59～0.90，跨中截面最大实测混凝土拉应力增量为1.91MPa，荷载卸除后，大多数应变测点的实测残余应变较小，结构处于正常工作状态。

（2）在试验荷载作用下，各测试截面的实测挠度值在正常范围内，较规范允许的挠度值小，挠度校验系数介于0.56～0.88之间，结构刚度部分满足设计要求。

（3）加载前及试验过程中，试验桥梁测试截面及其附近区域均未发现可见受力裂缝。

综上所述，静荷载试验结论：试验桥跨结构刚度、强度、抗裂性满足设计和规范要求，承载能力符合设计荷载等级的要求。

参考文献

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