打宝铺大桥荷载试验计算分析与研究

摘要:打宝铺大桥3跨预应力混凝土连续刚构桥，跨径设置为52.5m+88m+52.5m，设计荷载等级为公路-Ⅰ级。本文通过采用有限元分析软件MIdas计算分析该桥的荷载试验方案并进行了试验研究。试验证明：该桥结构刚度、承载能力均满足公路-Ⅰ级设计荷载标准要求，本次试验的方案准确，可靠。

关键词：荷载试验、荷载试验效率、挠度、应变

Abstract: Hit 3 Pu bridge span prestressed concrete continuous rigid frame bridge, the span is set to 52.5m+88m+52.5m, the design load rating for highway - Ⅰ. In this paper, by using finite element analysis software MIdas, analysis and calculation of load test program of the bridge and tested on the. Experiments prove: the bridge structure stiffness, bearing capacity satisfies the road - standard design load level I requirements, the test scheme is accurate, reliable.Keywords: load testing, load testing efficiency, deflection, strain

打宝铺大桥位于位于国道主干线重庆至湛江公路（贵州境）崇溪河至遵义高速公路第三合同段，设计时速：80km/h。本次荷载试验主要有3个步骤：试验方案编辑、现场试验研究、试验报告编辑。

试验方案

本次计算采用软件MIDAS CIVIL 2010建模对该桥进行结构分析，主桥正常使用状态下的最不利截面如图1所示。其对应的应变测点和挠度测点如图2和3所示。

图1 梁单元模拟计算模型

图2 截面应变测点布置图

图3 挠度测试平面布置图（单位：m）

本次荷载试验分为3个工况：工况Ⅰ~工况Ⅲ。

工况Ⅰ：主桥第一跨在最不利汽车荷载作用下的最大正弯矩效应；

工况Ⅱ：主桥第一跨墩顶在最不利汽车荷载作用下的最大负弯矩效应；

工况Ⅲ：主桥第二跨在最不利汽车荷载作用下的最大正弯矩效应；

经计算，荷载试验方案确定由两车道公路-Ⅰ级荷载控制，由此计算得到荷载效率如表1，详细载位布置如图4~图6（中载载位未示），本车加载车辆总重为380kN。试验加载时各工况均采用三级加载。

表1试验工况荷载效应

图4主桥工况Ⅰ（偏载）载位布置图（单位：cm）

图5主桥工况Ⅱ（偏载）载位布置示意图（单位：cm）

图6主桥工况Ⅲ（偏载）载位布置图（单位：cm）

测试内容与测试方法

（1） 应力（应变）测试

箱梁应力控制截面混凝土表面应力（应变），采用在混凝土表面粘贴长沙市三智电子科技有限公司制造的SZZX-BXXX智能振弦式数码应变计，匹配SZZX-ZH综合测试仪进行数据采集。

（2） 挠度测试

箱梁控制断面的挠度采用高精密水准仪进行测量。

试验结构分析

（1）挠度、应变数据分析

该桥在各加载工况下，从实测数据来看，各截面的挠度校验系数均满足《公路桥梁承载能力检测评定规程》(JTG /TJ21-2011)中小于1的要求，其中工况Ⅲ（偏载）挠度数据及工况Ⅲ挠度曲线如表2、图7所示（其他工况挠度数据未示）。

表2右幅工况Ⅲ挠度数据（中载）

图7工况Ⅲ（偏载）挠度曲线

从实测结果来看，各加载工况主梁截面应变校验系数均满足《公路桥梁承载能力检测评定规程》(JTG /TJ21-2011)中小于1的要求。

（2）动载数据分析

用MIDAS结构分析软件对该桥进行特征值分析计算，得到第一阶竖弯固有频率为2.54Hz。根据动载测试的时域及频域分析，可得到该桥结构基频试验实测值为2.54，右幅桥结构基频试验实测值为1.4Hz。根据《公路桥梁承载能力检测评定规程》(JTG /TJ21-2011)中第5.9条的相关规定，该桥左右幅实测自振频率与理论自振频率的比值均为1，因此确定自振频率评定标度为2。

根据实测基频，本桥理论计算左幅冲击系数为=0.149，

由动载试验结果可知，无障碍行车试验最大动力系数为1.206，对应的动态应变增量系数为0.206；刹车最大试验动力系数为1.252，对应的动态应变增量系数为0.252，动载试验曲线和动态增量系数实测值大于计算得出的规范允许值（0.149），分析表明：该桥行车和刹车试验的振动响应较大，建议加强桥面养护管理，防止桥面出现大的孔洞，对行车安全和舒适性不利。

六、结论

通过将加载时控制截面中测值较大测点的应变、挠度校验系数ζ与《公路桥梁承载能力检测评定规程》(JTG /TJ21-2011)中小于1的要求做对比。满载时各工况下各截面的挠度测点校验系数和应变校验系数均满足《公路桥梁承载能力检测评定规程》(JTG /TJ21-2011)中小于1的要求，表明全桥结构刚度、承载能力均满足公路-Ⅰ级设计荷载标准要求。

《公路桥梁承载能力检测评定规程》(JTG /TJ21-2011)规定，主要控制测点的相对残余应变和相对残余挠度不大于20%，实测数据换算结果表明实测相对残余应变、相对残余挠度在《公路桥梁承载能力检测评定规程》(JTG /TJ21-2011)规定的范围内，说明结构具有良好的线弹性状态。

分析表明：桥梁振动响应较大，建议加强桥面养护管理，防止桥面出现较大的孔洞，对行车安全和舒适性不利。

综上所述，崇溪河至遵义高速公路打宝铺大桥在试验荷载作用下主要截面的挠度校验系数和应变校验系数均小于1，整体工作性能好，结构刚度、承载能力满足设计荷载要求（同时满足公路-I级要求）。对比静（动）载的理论计算试验结果，本次试验的方案准确，可靠。

参考文献

[1] JTG D60-2004.《公路桥涵设计通用规范》. 中华人民共和国交通部.人民交通出版社.2004；

[2] 中华人民共和国交通部颁《大跨径混凝土桥梁的试验方法》（YC4-4/1982）；

[3] 中华人民共和国行业推荐性标准《公路桥梁承载能力检测评定规程》(JTG /TJ21-2011)。