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摘要：我國公路線上有大量運營中的預應力混凝土空心板橋梁，這些橋梁在建造和使用過程中不可避免地會產生不同程度的損傷，深入研究這些橋梁的損傷程度、承載潛力、安全儲備及剩余壽命等問題將是今后能否合理利用的關鍵。文中通過理論分析，并結合實際圖片及工程實例對實橋破壞試驗進行了詳細的介紹。...

簡支空心板梁橋實橋破壞試驗的分析和研究

萬    明

(西南交通大學土木工程學院，四川成都610031)

    隨著公路交通量不斷增加，公路橋梁負荷日益加重，而公路橋梁本身在施工過程以及建成運營中又受到一些難以控制的不利因素影響，使得橋梁承載能力與交通需求的矛盾日益突出。經調查發現，我國目前大量橋梁已經存在損傷。鑒于大量病橋不斷出現，其相應的承載能力評定工作也變得日益重要，深入研究橋梁的極限狀態、承載潛力、安全儲備以及剩余壽命等對于在役橋梁的合理利用具有重大的理論和現實意義。

1.試驗項目及試驗目的

    本次試驗對象為某高速公路的一座簡支板空心梁橋，取其邊跨做破壞試驗。該跨跨徑為16m，所考慮的半幅寬為12m，由l2塊預制空心板梁組成。主要試驗項目為針對16m跨徑簡支空心板橋，進行實橋加載極限承載能力試驗；輔助性試驗項目為正式試驗前的橋梁外觀檢查、橋梁無損檢測、以及常規動靜載試驗等。整個試驗的過程為：橋梁外觀檢查一橋梁無損檢測試驗一常規動靜載試驗一正式試驗。

    本次試驗目的在于通過試驗采集橋梁在分級加載至橋梁破壞全過程的應力、撓度、裂縫寬度以及極限荷載等數據，進一步了解和掌握這類橋梁在正常使用荷載和極限荷載作用下的結構剛度、恢復力特性、動力指標、破壞形態和極限承載能力。

2.試驗設備及測點布置

    本次試驗的測試內容主要有以下6項：(1)結構0、L／4、 L／2、3L／4、L截面的應變；(2)邊梁L／2處截面的豎向應力分布；(3)結構0、L／4、L／2、3L／4、L截面的的位移；(4)兩邊蓋梁的豎向位移、控制截面的應變；(5)橋墩的豎向位移、應變；(6)支座抗剪截面的主拉應變、主壓應變。測點布置如圖1所示。

  采用的試驗儀器有：HY-65050F數碼位移傳感器；HY一65 830008數碼應變計；MGl0085—480X讀數顯微鏡； RS232／RS485接口轉換器及電源；LH32型遠程智能監控儀。所有的直接測試儀器均固定在橋梁底部的鋼架上，且盡量避免鋼架的顫動。

圖1測點布置圖

3.試驗破壞現象及破壞機理分析

    試驗之前進行橋梁檢測，發現除局部位置有寬度較小裂縫外，空心板梁橋整體結構完好。

    試驗前期，結構處于彈性階段，結構變形隨荷載線性增加；隨著荷載量的增大，結構裂縫逐漸出現并擴展，伴隨著部分混凝土退出工作，結構剛度逐漸減小，結構非線性變形增  大，結構進入彈塑性階段；試驗荷載的繼續增加，橋梁底板裂�？p寬度及數量迅速增大，直至破壞。

    根據試驗實測豎向位移數據，對6#板梁的荷載位移曲線進行了描繪，如圖2所示。圖中各點均為試驗實測數值，從圖中可以看出，該曲線和鋼筋等彈性材料的拉伸曲線相類似，其變化分為OA、AC兩個階段，即彈性階段和塑性階段，沒有較為明顯的屈服階段，隨著荷載的增加，板梁的撓度不斷增長。由圖可看出在增加相同的荷載下AC段的位移增加幅度明顯上升。

圖2荷載位移曲線

    裂縫出現后均為從跨中向兩側發展，裂縫形式與理論吻合較好；裂縫寬度在一定荷載范圍內隨試驗荷載增大而增大。但隨著裂縫的逐漸加密，裂縫發展趨勢減緩有時甚至裂寬減小，裂縫開展達到一定程度后，寬度繼續快速增加。以l#板裂縫發展為例，裂縫寬度隨著荷載的增加變化的情況如表l所示。

表1  1#板上裂縫寬度隨荷載發展(mm)

4.承載能力和變形能力

    綜合試驗過程中結構在各階段的荷載和對應的變形情況可以對結構的承載能力和變形能力作出簡單描述。

    以6#板跨中豎向位移為例，計算荷載與試驗荷載及對應的變形見表2所示。

對比設計荷載，按照跨中最大彎距等效的原則，正常通車狀態下，結構等效荷載約為1 200 kN，同時該橋理論計算的開裂荷載為4408 kN，全橋破壞荷載為8 283 kN，因此理論計算的破壞荷載與設計荷載比約為3．6，而根據實測結果，這一比值達6．9，結構實際的極限承載能力大于理論極限荷載。

表2 64板計算荷載與變形理論值和計算值比較

5.試驗結論

    基于實橋極限承載能力試驗，并對試驗的結果進行分析，得出以下結論。

    (1)通過對試驗結果的分析可知：該空心板橋整個破壞性試驗的過程基本符合一般混凝土破壞的過程，屬正常破壞。

    (2)由承載能力和變形能力分析可知橋梁的計算荷載小于橋梁的實際承載力。

    (3)預應力混凝土結構的內力重分布性質有助于提高承載能力，使得內力在結構各部分分布趨于均勻，結構得到充分利用，提高經濟性。橋梁設計中應充分考慮到內力的重分布性質，使得設計經濟合理。

參考文獻

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(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：尚雯瀟 尹維維 編輯  文徑 審核)

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