通扬运河大桥梁板试验分析

王炳华，陈竟春

（1.江苏三水建设工程有限公司，江苏姜堰 225500；2.江苏润扬交通工程集团有限公司，江苏扬州225000）

0 前言

通扬运河大桥位于姜堰市西环路与新通扬运河交汇处。在施工过程中，该桥25 m空心板预加应力时的上挠度实测值偏小，不符合设计要求。为了确定空心板的技术状况，扬州大学水建学院工程测试中心于2008年3月对该桥一根25 m预应力混凝土空心板（中板）进行了静载试验。

1 通扬运河大桥设计

通扬运河大桥跨径为13 m+25 m+40 m+25 m，桥梁宽度为21.0 m+2×3.0 m+2×4.5 m+2×2.0 m+2×0.3 m。设计荷载为城—A[1]，人群 4.0 kN/m2。上部结构采用预应力混凝土空心板。其中，25 m跨为后张预应力混凝土空心板，板高105 cm，板宽124 cm，计算跨径24.3 m；以充气胶囊成孔，胶囊外径跨中为82 cm，端部为50 cm；板内配4束7φj15.24高强度、低松弛钢铰线，标准强度为1860 MPa，σk=1395 MPa。

2 预加应力时的上挠度计算

预加应力时的上挠度由空心板自重和预加应力引起的挠度迭加而成，基于文献[2]假定，可按下式计算：

式（1）中：Ys——空心板预加应力时的上挠度；

g——空心板自重集度；

Eh———空心板的弹性模量，按文献[3]取值；

I——空心板截面重心轴惯性矩；

L——空心板计算跨径；

Mx——预加应力在任意截面X处引起的弯矩值；

Mx——由跨中作用单位力时在任意截面X处所产生的弯矩值；

σki——第i束（股）预应力筋的有效锚下应力；

Ayi——第i束（股）预应力筋的截面积；

fi（0）——在X=0截面处，第i束（股）预应力筋至截面重心轴的距离；

fi（L/2）——在X=L/2截面处，第i束（股）预应力筋至截面重心轴的距离；

n——预应力筋的束（股）数。

经计算，25 m后张预应力混凝土空心板（中板）预加应力时的上挠度计算值为8.5 mm，计算参数见表1。

表1 空心板预加应力时的上挠度计算表

3 静载试验

桥梁静载试验是测量桥梁结构在静载试验荷载作用下的内力和变形。它是了解结构实际性能（刚度、强度等）最直接有效的办法。

3.1 试验荷载确定

空心板试验荷载由恒载（空心板承受的桥面混凝土重量）和活载（空心板与桥面混凝土形成的组合截面共同承受的最不利车辆荷载）两部分组成，即

式（2）中：q——空心板试验荷载集度；

q1——空心板承受的桥面混凝土重量集度；

q2——空心板与桥面混凝土形成的组合截面共同承受的最不利车辆荷载集度；

φ——空心板承受最不利车辆荷载时的折减系数，系空心板截面刚度与组合截面刚度之比。

以空心板跨中截面弯矩的最不利值所对应的荷载作为控制荷载，可计算得该空心板的试验荷载为q=12.76 kN/m。

3.2 加载工况及测点布置

试验荷载采用砂袋堆载，分两级加载。工况一和工况二加载分别为跨中最大弯矩的58.1%、100%。静载试验效率η=1.1。简支梁的跨中截面和四分点截面系控制截面。对控制截面布置应变测点和挠度测点。对临时支墩布置沉降测点。应变测量采用混凝土应变片，挠度及支墩沉降测量采用位移计（应变、挠度及支墩位移测点布置图略）。

3.3 试验结果分析

3.3.1 应变

应变实测值与计算值比较见表2，应变平均校验系数η=0.85，平均相对残余应变S′p=10.5%。结果表明预应力混凝土空心板基本处于弹性工作状况[4]。

表2 应变实测值与计算值比较表

3.3.2 挠度

挠度实测值与计算值比较见表3，挠度平均校验系数η=0.73，平均相对残余挠度S′p=13.9%；挠度实测值与计算值关系见图1。结果表明该预应力混凝土空心板处于良好的弹性工作状态[5]。

表3 跨中挠度实测值与计算值比较表

4 结论

（1）本次进行静载试验的一根25 m后张预应力混凝土空心板（中板）基本经过了城—A荷载标准的内力考验，静载试验效率η=1.1；各控制截面的应变和挠度平均校验系数η＜1.0，平均相对残余应变和挠度S′p＜20.0%；试验过程中空心板未见裂缝；挠度实测值与计算值关系呈线性关系，挠度纵向分布图基本对称（见图2）。结果表明，试验板处于良好的弹性工作状态。该桥建成后，其25 m后张预应力混凝土空心板能满足城—A荷载标准的承载力要求。

（2）试验荷载与挠度实测值关系呈线性关系(见图3)，即挠度与荷载成正比例关系。据此可计算得到试验空心板的实际刚度为1.39 EhI，若以此刚度值代入公式(1)，则得空心板预加应力时的上挠度计算值Ys=6.0 mm，此值与施工现场的实测值Ys=4.0～6.0 mm接近。说明空心板预加应力时的上挠度实测值偏小的原因可能是其实际刚度大于计算刚度。

（3）考虑施工过程中空心板预加应力时的上挠度实测值偏小的原因较多，如预应力筋与管道间摩擦引起的应力损失实际值大于计算值、预应力筋锚下控制应力小于设计值等。因此，从偏安全考虑，建议：a.空心板与桥面铺装新老混凝土必须粘结可靠，以保证其形成组合截面而共同受力，承受车辆荷载作用；b.铰缝混凝土必须饱满并密实，以确保其发挥“铰”的横向分配荷载之作用；c.在桥面铺装层内增设横向钢筋，以加强其整体性。

[1]CJJ 77-98，城市桥梁设计荷载标准[S].

[2]许燕，杨飞，肖鹏，张磊.预应力混凝土预制梁的温度影响[J].中南公路工程，2002，（3）：48-50，54.

[3]JTG D62-2004,公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].

[4]胡大琳.桥涵工程试验检测技术[M].北京：人民交通出版社，2000.