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(yù)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(jìn)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(guī)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(guī)動靜載試驗一正式試驗。

    本次試驗?zāi)康脑谟谕ㄟ^試驗采集橋梁在分級加載至橋梁破壞全過程的應(yīng)力、撓度、裂縫寬度以及極限荷載等數(shù)據(jù)，進(jìn)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(jié)構(gòu)剛度、恢復(fù)力特性、動力指標(biāo)、破壞形態(tài)和極限承載能力。

2.試驗設(shè)備及測點布置

    本次試驗的測試內(nèi)容主要有以下6項：(1)結(jié)構(gòu)0、L／4、 L／2、3L／4、L截面的應(yīng)變；(2)邊梁L／2處截面的豎向應(yīng)力分布；(3)結(jié)構(gòu)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(yīng)變；(5)橋墩的豎向位移、應(yīng)變；(6)支座抗剪截面的主拉應(yīng)變、主壓應(yīng)變。測點布置如圖1所示。

  采用的試驗儀器有：HY-65050F數(shù)碼位移傳感器；HY一65 830008數(shù)碼應(yīng)變計；MGl0085—480X讀數(shù)顯微鏡； RS232／RS485接口轉(zhuǎn)換器及電源；LH32型遠(yuǎn)程智能監(jiān)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(xiàn)象及破壞機(jī)理分析

    試驗之前進(jìn)行橋梁檢測，發(fā)現(xiàn)除局部位置有寬度較小裂縫外，空心板梁橋整體結(jié)構(gòu)完好。

    試驗前期，結(jié)構(gòu)處于彈性階段，結(jié)構(gòu)變形隨荷載線性增加；隨著荷載量的增大，結(jié)構(gòu)裂縫逐漸出現(xiàn)并擴(kuò)展，伴隨著部分混凝土退出工作，結(jié)構(gòu)剛度逐漸減小，結(jié)構(gòu)非線性變形增  大，結(jié)構(gòu)進(jìn)入彈塑性階段；試驗荷載的繼續(xù)增加，橋梁底板裂。縫寬度及數(shù)量迅速增大，直至破壞。

    根據(jù)試驗實測豎向位移數(shù)據(jù)，對6#板梁的荷載位移曲線進(jìn)行了描繪，如圖2所示。圖中各點均為試驗實測數(shù)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(xiàn)后均為從跨中向兩側(cè)發(fā)展，裂縫形式與理論吻合較好；裂縫寬度在一定荷載范圍內(nèi)隨試驗荷載增大而增大。但隨著裂縫的逐漸加密，裂縫發(fā)展趨勢減緩有時甚至裂寬減小，裂縫開展達(dá)到一定程度后，寬度繼續(xù)快速增加。以l#板裂縫發(fā)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(fā)展(mm)

4.承載能力和變形能力

    綜合試驗過程中結(jié)構(gòu)在各階段的荷載和對應(yīng)的變形情況可以對結(jié)構(gòu)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(yīng)的變形見表2所示。

對比設(shè)計荷載，按照跨中最大彎距等效的原則，正常通車狀態(tài)下，結(jié)構(gòu)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(shè)計荷載比約為3．6，而根據(jù)實測結(jié)果，這一比值達(dá)6．9，結(jié)構(gòu)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(jié)論

    基于實橋極限承載能力試驗，并對試驗的結(jié)果進(jìn)行分析，得出以下結(jié)論。

    (1)通過對試驗結(jié)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(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)力重分布性質(zhì)有助于提高承載能力，使得內(nèi)力在結(jié)構(gòu)各部分分布趨于均勻，結(jié)構(gòu)得到充分利用，提高經(jīng)濟(jì)性。橋梁設(shè)計中應(yīng)充分考慮到內(nèi)力的重分布性質(zhì)，使得設(shè)計經(jīng)濟(jì)合理。

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(本文來源：陜西省土木建筑學(xué)會  文徑網(wǎng)絡(luò)：尚雯瀟 尹維維 編輯  文徑 審核)