波形钢腹板连续刚构桥荷载试验研究

严琼建 龚 凯 万和安 冯 俊

（湖北交投智能检测股份有限公司，湖北 武汉 430100）

0 引言

桥梁荷载试验是通过施加荷载方式对桥梁结构或构件的静、动力特性进行的现场试验测试[1-4]。本文通过对保神高速公路两河口大桥波形钢腹板连续刚构桥进行荷载试验，直接测得理论分析与计算的相关参数，探究波形钢腹板桥梁结构受力的一般规律，为波形钢腹板桥梁设计计算理论提供实践资料。

1 工程概况

保神高速公路两河口大桥主桥为60m+2×100m+60m 波形钢腹板连续刚构桥。主梁采用C55 混凝土，单箱单室截面，顶板宽10.75m，翼缘宽2.375m，箱室宽6.0m，中墩支点梁高6.0m，边跨支点及跨中梁高2.8m，梁高按2 次抛物线变化。波形钢腹板采用1600 型波形钢板，材料为Q345D 钢，与顶板连接采用双PBL 键连接，与底板采用角钢连接键连接，预应力束采用体内与体外相结合方式，桥梁下部采用双肢等截面矩形实体墩，墩身采用C40 混凝土，最大墩高70m。

2 理论计算

采用有限元计算软件Midas Civi1 进行结构整体计算，钢-砼组合腹板段采用Midas FEA 进行结构局部计算。全桥按2 车道、公路-Ⅰ级进行计算，冲击系数按全桥基频换算得到[5]，见图1，图2。

图1 主桥整体计算模型

图2 主桥钢-砼组合腹板段实体模型

3 静载试验分析

根据计算结果，两河口大桥主桥设置3 个控制截面，分别是中跨跨中最大正弯矩截面A、边跨最大正弯矩截面B、钢混结合段截面C。共设置6 个静载工况，A 截面中、偏载工况，B 截面中、偏载工况，C 截面负弯矩工况和C 截面剪力工况。

3.1 主梁挠度分析

两河口大桥分别在A、B 截面各布置挠度测点2 个，共设置4 个测点，具体数据见表1。

表1 主梁挠度结果 mm

从以上数据可知：各工况下主梁挠度校验系数在0.65～0.84，校验系数区间变化不大，介于混凝土桥和钢桥之间，卸载后的残余挠度与总挠度的比值最大为5.23%，说明结构处于线弹性工作状况。

3.2 主梁应变分析

主梁应变测试各设置4 个截面，即A～C 截面，C1截面为钢混结合段处混凝土截面，C2截面为钢混结合段处钢腹板截面。其中，A、B 截面在底板均匀布置5 个应变测点，C 截面顶、底板各3 个应变测点，C1截面、C2截面在左侧和右侧腹板内侧均匀布置5 个应变花，共计10个应变花。本文选取典型截面数据进行分析。

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（1）A、B 截面中载工况荷载作用下各截面应变，见表2。

在试验荷载作用下，各控制测点的实测应变值均小于计算值，梁底各测点应变校验系数在0.65～0.81 之间。

（2）C 截面负弯矩工况荷载作用下C 截面应变，见表3。在试验荷载作用下，C 截面应变的实测应变值均小于计算值，主要测点应变校验系数在0.62～0.83 之间。

表2 各截面测点应变 με

表3 C 截面各测点应变 με

（3）C 截面剪力工况荷载作用下C、C1、C2截面剪应变，见表4。在C 截面剪力工况荷载作用下，C 截面实测剪应变变化范围为-4～-10με，C1截面实测剪应变变化范围为-8～0με，内衬混凝土剪应变整体较小。C2截面波形钢腹板应变控制点实测应变值均小于计算值，剪应变沿高度方向分布较为均匀，主要测点应变校验系数在0.51～0.88之间。

表4 C2 截面各测点剪应变 με

4 结束语

波形钢腹板连续刚构桥是一种新型的桥梁结构型式，结构受力有其自身的特点，荷载试验结果表明：

（1）在试验工况下，主梁挠度校验系数在0.69～0.79，校验系数区间变化不大，介于混凝土桥和钢桥之间，试验荷载作用下结构处于弹性变形范围内。

（2）在弯矩工况下，波形钢腹板正应变实测值远小于主梁顶底板正应变，说明波形钢腹板基本不承受顺桥向轴向力，弯矩仅由顶板与底板承担。

（3）在剪力工况下，波形钢腹板剪应变实测值远大于内衬混凝土剪应变实测值，说明剪力主要由波形钢腹板承担，波形钢腹板剪应变沿高度方向分布也较为均匀。