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摘要：为了解锭子桥维修加固后实际承载能力是否满足使用功能要求，针对其加固构件进行了静载试验。本文通过结构理论计算分析，确定了该桥静试验方案，阐述了试验实施过程及所取得效果。
关键词：钢筋混凝土刚架拱桥；现场荷载试验；静载试验
一、 工程概况
锭子桥位于国道G205线上，是连接梅州和广州的一座桥梁。该桥于1990年建成通车，总长108.25m，跨度组合为3×30m，桥面宽度为净-9.2m（主车道）+2×3.1m（非机动车道）+2×1.5m（人行道）+2×0.15m（栏杆）。上部构造每跨由6个钢筋混凝土拱片组成，净矢跨比为1/8；拱片之间的横向联系构件主要为新增加的Ⅰ型横系梁和Ⅱ型横系梁。下部结构中两个桥墩采用钢筋混凝土人工挖孔桩基础；两桥台采用重力式桥台。原设计荷载：汽车—20级、挂车—100级。本次加固主要加强主拱腿及上部构造的整体性，以提高桥梁强度和刚度。纵桥向示意图如图1所示：
图1：纵桥向示意图（单位：cm）
二、 试验方案
本次桥梁静载试验目的是通过对桥梁主要承重构件施加设计荷载的等效荷载，检验承重构件的承载能力及其工作状况，能否满足原设计荷载使用要求。根据《大跨径混凝土桥梁的试验方法》（以下简称《试验方法》）建议，本次试验实施两个工况，分别为工况一拱顶最大正弯矩工况和工况二拱脚最大负弯矩工况，分别选取拱顶截面、拱脚截面作为控制截面，测试在试验荷载作用下控制截面的应变变化，同时测试拱顶最大正弯矩工况实施时跨中挠度变化情况，并观测拱片在加载过程中裂缝的产生及发展情况。
三、实施工况
3.1 试验荷载
试验荷载值按应力等效方法确定。根据《试验方法》的规定，最大试验荷载按试验荷载效率η确定。据计算分析，在原设计荷载挂车—100级的偏载作用下，该桥跨偏载侧2号拱片的拱顶下缘截面拉应力最大，其理论计算值为 ＝8.285 ；该桥跨偏载侧3号片拱片的拱脚下缘截面压应力最大，其理论计算值为 ＝-7.390 。
3. 2 试验荷载效率η
在加载过程中，根据实际情况，采用6台单车总重均为300kN的双后轴孖担车分四级荷载进行加载，一级卸载。加载顺序为：0kN→600kN→1200kN→1500kN→1800kN→0kN。根据《试验方法》第3.8条规定，基本荷载试验的荷载效率η为：η=Sstat/(S•δ)，应满足0.8≤η≤1.05。工况一试验荷载作用下，该桥跨偏载侧2号拱片的拱顶下缘截面拉应力试验值为 ＝7.259 ，拱顶下缘截面拉应力的荷载效率为η＝87.6％；工况二试验荷载作用下，该桥跨偏载侧3号片拱片的拱脚下缘截面压应力试验值为 ＝-6.313 ，拱脚下缘截面压应力的荷载效率为η＝85.4％，满足要求。
3.3 测点布置
3.3.1 应变测点布置
在工况一试验跨各拱片拱顶控制截面粘贴振弦式应变计共6个；在工况二试验跨各拱片拱脚下缘粘贴振弦式应变计共6个。采用基康BGK-micro-4000靜态应变数据采集分析仪观测在试验荷载作用下应变测点的应变变化。
3.3.2 挠度测点布置
在工况一试验跨各拱片拱脚、跨中位置布置挠度测点共12个，采用百分表观测在试验荷载作用下该试验梁跨的各拱片拱顶挠度测点的挠度变化情况，同时采用精密水准仪观测3号台沉降。工况二只进行跨中挠度监控，不进行挠度评定。
四、试验的主要结果
4.1 应变测试
满载时应变值见表1所示。
表1满载时各测点应变值一览表
注：实测应变已经进行温差修正；负值为压应力。
以上数据分析可知主要测点应变校验系数均满足《试验方法》推定常值（0.6~1.10）要求，相对残余应变值满足《试验方法》规定值（≤0.25）要求；试验荷载下主要测点应变理论值与实测值基本上成线性变化，表明该试验跨拱片结构受力处于弹性工作状态，结构构件强度符合设计要求。
4.2挠度测试
工况一满载时主要测点挠度值见表2所示。
表2工况一满载时主要测点挠度值一览表
以上数据表明，主要测点挠度校验系数满足《试验方法》推定常值（0.6~1.10）要求，相对残余变形值满足《试验方法》规定值（≤0.25）要求；试验跨挠度实测值与理论计算值基本成线性变化，该试验跨刚架拱结构受力处于弹性工作状态，结构刚度符合设计要求。
五、试验结论
本桥静载试验各工况荷载试验效率分别为87.6%、85.4%，满足《试验方法》的要求。在各工况试验荷载作用下，挠度和应变的实测值均小于理论计算值，应变、挠度校验系数与相对残余变形均满足《试验方法》要求，该试验拱桥的构件的强度、结构刚度均满足设计要求，说明该试验跨结构承载力满足原设计荷载汽车-20级、挂车-100级使用要求。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：钢筋混凝土刚架拱桥；现场荷载试验；静载试验
一、 工程概况
锭子桥位于国道G205线上，是连接梅州和广州的一座桥梁。该桥于1990年建成通车，总长108.25m，跨度组合为3×30m，桥面宽度为净-9.2m（主车道）+2×3.1m（非机动车道）+2×1.5m（人行道）+2×0.15m（栏杆）。上部构造每跨由6个钢筋混凝土拱片组成，净矢跨比为1/8；拱片之间的横向联系构件主要为新增加的Ⅰ型横系梁和Ⅱ型横系梁。下部结构中两个桥墩采用钢筋混凝土人工挖孔桩基础；两桥台采用重力式桥台。原设计荷载：汽车—20级、挂车—100级。本次加固主要加强主拱腿及上部构造的整体性，以提高桥梁强度和刚度。纵桥向示意图如图1所示：
图1：纵桥向示意图（单位：cm）
二、 试验方案
本次桥梁静载试验目的是通过对桥梁主要承重构件施加设计荷载的等效荷载，检验承重构件的承载能力及其工作状况，能否满足原设计荷载使用要求。根据《大跨径混凝土桥梁的试验方法》（以下简称《试验方法》）建议，本次试验实施两个工况，分别为工况一拱顶最大正弯矩工况和工况二拱脚最大负弯矩工况，分别选取拱顶截面、拱脚截面作为控制截面，测试在试验荷载作用下控制截面的应变变化，同时测试拱顶最大正弯矩工况实施时跨中挠度变化情况，并观测拱片在加载过程中裂缝的产生及发展情况。
三、实施工况
3.1 试验荷载
试验荷载值按应力等效方法确定。根据《试验方法》的规定，最大试验荷载按试验荷载效率η确定。据计算分析，在原设计荷载挂车—100级的偏载作用下，该桥跨偏载侧2号拱片的拱顶下缘截面拉应力最大，其理论计算值为 ＝8.285 ；该桥跨偏载侧3号片拱片的拱脚下缘截面压应力最大，其理论计算值为 ＝-7.390 。
3. 2 试验荷载效率η
在加载过程中，根据实际情况，采用6台单车总重均为300kN的双后轴孖担车分四级荷载进行加载，一级卸载。加载顺序为：0kN→600kN→1200kN→1500kN→1800kN→0kN。根据《试验方法》第3.8条规定，基本荷载试验的荷载效率η为：η=Sstat/(S•δ)，应满足0.8≤η≤1.05。工况一试验荷载作用下，该桥跨偏载侧2号拱片的拱顶下缘截面拉应力试验值为 ＝7.259 ，拱顶下缘截面拉应力的荷载效率为η＝87.6％；工况二试验荷载作用下，该桥跨偏载侧3号片拱片的拱脚下缘截面压应力试验值为 ＝-6.313 ，拱脚下缘截面压应力的荷载效率为η＝85.4％，满足要求。
3.3 测点布置
3.3.1 应变测点布置
在工况一试验跨各拱片拱顶控制截面粘贴振弦式应变计共6个；在工况二试验跨各拱片拱脚下缘粘贴振弦式应变计共6个。采用基康BGK-micro-4000靜态应变数据采集分析仪观测在试验荷载作用下应变测点的应变变化。
3.3.2 挠度测点布置
在工况一试验跨各拱片拱脚、跨中位置布置挠度测点共12个，采用百分表观测在试验荷载作用下该试验梁跨的各拱片拱顶挠度测点的挠度变化情况，同时采用精密水准仪观测3号台沉降。工况二只进行跨中挠度监控，不进行挠度评定。
四、试验的主要结果
4.1 应变测试
满载时应变值见表1所示。
表1满载时各测点应变值一览表
注：实测应变已经进行温差修正；负值为压应力。
以上数据分析可知主要测点应变校验系数均满足《试验方法》推定常值（0.6~1.10）要求，相对残余应变值满足《试验方法》规定值（≤0.25）要求；试验荷载下主要测点应变理论值与实测值基本上成线性变化，表明该试验跨拱片结构受力处于弹性工作状态，结构构件强度符合设计要求。
4.2挠度测试
工况一满载时主要测点挠度值见表2所示。
表2工况一满载时主要测点挠度值一览表
以上数据表明，主要测点挠度校验系数满足《试验方法》推定常值（0.6~1.10）要求，相对残余变形值满足《试验方法》规定值（≤0.25）要求；试验跨挠度实测值与理论计算值基本成线性变化，该试验跨刚架拱结构受力处于弹性工作状态，结构刚度符合设计要求。
五、试验结论
本桥静载试验各工况荷载试验效率分别为87.6%、85.4%，满足《试验方法》的要求。在各工况试验荷载作用下，挠度和应变的实测值均小于理论计算值，应变、挠度校验系数与相对残余变形均满足《试验方法》要求，该试验拱桥的构件的强度、结构刚度均满足设计要求，说明该试验跨结构承载力满足原设计荷载汽车-20级、挂车-100级使用要求。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。