高 敏

（上海同济检测技术有限公司，上海市 200092）

0 引言

机场滑行道桥是指通过桥梁的形式跨越地面道路、铁路、隧道，或者河道、海面等，是解决与机场内外交通、河流等交叉问题的有效手段，作为飞行区场道系统内主要的交通设施，其实际承载能力直接关系到机场的安全运营。《民用机场飞行区技术标准》及《机场设计手册》中对于滑行道桥要求结构强度按使用该滑行道的最不利荷载进行设计，保证飞机能够全天候、全季、各种气象条件下使用。本文通过对一座民航机场滑道上的桥梁的现场荷载试验，获得该桥梁关键部位的受力性能指标，结合相关的规范及标准对桥梁的实际承载能力进行鉴定，判断其结构强度是否达到设计要求，满足飞机滑行的安全运营条件。

1 桥梁概述

该滑行道桥共有6 联合计18 跨，跨径组合为（12.5+13.6+13.4）m+4×（13.4+13.6+13.4）m+（13.4+13.6+12.5）m=240.6 m。桥梁总宽为45～50 m，采用钢筋混凝土刚架结构，桥梁基础采用钢管桩。滑行道桥上部及下部结构均采用普通钢筋混凝土结构，上部结构为实心截面，跨中梁高1.2 m，墩顶处梁高1.8 m，与墩墙连接处设置60 cm×180 cm 承托。横桥向设置两道2 cm 的沉降缝。下部结构中墩墙为实心矩形截面，宽1 m，长45.6～48.205 m，边墩墙为实心矩形截面，宽1.2 m，长45.6～50.485 m。图1 为该滑行道桥照片。

图1 滑行道桥照片

该桥设计飞机荷载按《民用机场飞行区技术标准》（MH 5001—2013）规定的E 类机型考虑。E 类代表机型推荐选用B 747-400 及B 777-300E R，并采用C 类代表机型B 737-800 复核。

2 现场荷载试验

在制定荷载试验方案中，考虑桥梁的现场实际状况、加载条件以及避免对既有运营中机场跑道的影响，挑选其中的典型孔跨测量其关键部位的受力指标。因该桥横桥向分为3 部分，一个道面区和两个道肩区，相邻部分间有2 cm 的沉降缝，故取中间飞机滑行的道面区（23.2 m 宽区域）进行试验。依据桥梁结构飞机活载弯矩包络图，选取各活载工况下滑道桥的梁与墩墙的最大弯矩或应力断面作为测试断面，见图2。竖向位移测试断面为S1 断面，测点布置在梁底面，横桥向近堆载区域的8 m 范围内每隔1 m 布置一个测点，非堆载区域每隔2 m 布置一个测点，全桥共计16 个测点。

图2 桥梁测试断面位置（单位：cm）

应力测试断面为S1 和S2 断面，S1 断面测点布置在梁底面（1#～7#振弦应变计与1#～16# 电阻应变片均布置在梁底混凝土表面），测量顺桥向应力，S2断面测点布置在墩墙顶部两侧面的混凝土表面，测量竖向应力，见图3、图4。

图3 S1 断面梁底挠度（上）及应力（下）测点布置图（单位：cm）

图4 S2 断面梁底应力测点布置图（单位：cm）

通过采用重物堆载的方式来模拟实际运营中的飞机荷载产生的效应。堆载的位置由各测试断面的内力影响面来确定（见图5、图6），选用一定数量的重物作用于相应测试断面的影响面数值较大处。根据飞机荷载的布置、荷载效率系数的要求及现场加载的安全考虑，在S1 断面附近的6 m×6 m 区域内堆载450 t混凝土块，混凝土块的规格有三种，一种为1.2 m×1.0 m×1.0 m，重3.00 t，一种为2.0 m×1.0 m×0.75 m，重3.75 t，一种为3.0 m×1.0 m×0.5 m，重3.75 t。堆载共分七层，总高5.0 m。

图5 S1 断面梁底弯矩影响面

图6 S2 断面梁底弯矩影响面

根据上述加载位置可得主要测试断面试验荷载效率系数见表1，其中设计计算值考虑冲击系数，冲击系数取0.40。

表1 主要测试断面试验荷载效率系数表 单位：kN·m

正式加载试验前，将装有堆载重物的车辆均匀布置在试验桥跨上，对桥梁进行预加载，预加载的目的为使结构能进入正常工作状态，同时亦检查整个试验、测试系统能否正常运行。预加载卸载后，须等结构得到充分零恢复后，再进行正式加载。为控制结构安全，正式加载时分7 级进行加载并分2 级卸载，见图7。

图7 加载50%（左）及加载100%（右）时的现场照片

3 试验数据分析

在满载工况下，S1 断面混凝土下缘最大拉应力为1.40 MPa，最大竖向位移为1.81 mm；S2 断面混凝土最大拉应力为0.29 MPa，最大压应力为0.49 MPa。

静载试验中S1 与S2 测试断面1# 测点的应力和竖向位移随施加荷载的关系曲线见图8，测点的应力和竖向位移在加载过程中和卸载过程中均与施加的荷载基本保持良好的线性关系，试验过程中无明显异常变化。

图8 各断面实测应力及挠度与随施加荷载关系曲线

S1 断面混凝土最大应力测点的校验系数为0.56，最大竖向位移测点的校验系数为0.72；S2 断面拉应力最大应力测点的校验系数为0.73，压应力最大应力测点的校验系数为0.61。

各测试断面主要测点的应力和位移校验系数均小于1，表明该桥的实测强度及刚度较设计存在一定的安全储备，能满足规范要求。

S1 与S2 断面最大应变测点的相对残余应变为0%～10.0%，最大位移测点的相对残余位移为0%，均符合相对残余竖向应变（或位移）容许值不大于20%的规定，因此该桥具备良好的弹性回复能力。

4 结论

通过现场对该滑行道桥的荷载试验结果分析可知：

（1）在相当于E 类飞机设计荷载标准值的试验荷载作用下，滑行道桥测试断面的应力及竖向位移校验系数均小于1，相对残余应变及相对残余变形均小于20%，表明该桥梁结构性能能够满足E 类飞机荷载等级的要求，且存在一定的安全储备。

（2）鉴于现场采用重物堆载的方式使得加卸载持续时间较长，应考虑采用应变片测量可能会因应变片的蠕动效益给测量结果带来的误差，需要同时在关键测点处布置钢弦式应变计。该桥实测结果中应变片测量结果与应变计测量结果基本一致且卸载后的残余变形均非常小，表明在短期的持续加载中，采用应变片测量具有一定的可靠性，鉴于应变片的测量精度，在类似的应变测量中，应优先考虑采用。

（3）该滑行道桥在荷载效应值的计算中，按0.40的冲击系数予以考虑，远大于公路桥梁上的冲击系数，表明滑道桥受飞机的冲击影响大，因此滑行道桥在运营过程中，应切实保持行车道面的平顺，避免飞机起降过程中的冲击对桥梁结构产生超出预期的荷载效应。