浅析钢筋混凝土简支T 梁桥实桥破坏试验

雷 炜 曾玉林

0 引言

钢筋混凝土简支T梁桥是当前桥梁建设较为常见的一种桥梁结构形式，随着桥梁荷载等级的提高及桥梁服役时间的增长，既有钢筋混凝土简支T梁桥表现出了具有普遍性的病害，如腹板大量竖向裂缝、支点附近腹板斜裂缝和T梁间横隔板破坏较为严重等病害。实桥破坏试验可以真实的判定桥梁的极限承载力及破坏情况，但是由于实桥破坏试验较为困难且造价较高，所以国内外只进行了数量有限的一些相关研究［2-6］，既有的研究成果的应用还存在一定的局限性。为了了解此类桥梁的病害对桥梁使用状态及极限状态的承载能力的影响，选取了原赣州西河大桥病害较为严重的一跨，进行静载实验和破坏性荷载试验，通过试验测试该类T梁桥受力横向分配情况、极限承载力，通过静载试验和破坏试验相对比，为该类桥梁的维护、加固和拆除提供参考和依据。

1 工程概况

原赣州西河大桥位于市区内，跨越章江，为赣州市联络东西城区及由105国道进入市区的跨江通道。该桥桥长256.2 m，为9孔双悬臂钢筋混凝土梁桥，桥型为多跨简支T梁桥，孔径为(12.6+7×33+12.6)m。悬臂孔挂梁计算跨径为14 m。原设计荷载为汽—10、拖—60，桥面宽度为净—(7+2×1.5)m人行道。

原赣州西河大桥的桥梁现状为竖向开裂严重，裂缝宽度较大，且梁底跨中处开裂严重出现了部分贯通裂缝，在支座附近出现了部分斜裂缝。

2 试验内容

实验主要由两部分组成，即静载试验和实桥破坏试验，其主要试验内容如下:

1)静载试验:a.检验结构主要构件在设计荷载作用下的工作状态及承载能力。b.结构横向分布系数的测定。

2)破坏试验:a.梁的挠度及墩台沉降测量。b.关键断面应变测量:测试主梁关键截面的位移、应变随荷载增加的变化规律，观察既有裂缝和新生裂缝随荷载增加的发展规律。c.裂缝观察及破坏形态记录。

3 试验过程

3.1 加载方案

荷载试验主要考虑为了获取结构试验荷载与变位的相关曲线，防止结构加载意外损伤，其试验荷载一般应分级加载，分级卸零。荷载试验主要通过加载车进行加载，主要分为两个工况进行加载:

1)工况一:检验主梁跨中截面在最不利偏载和正载;2)工况二:检验主梁L/4截面在最不利偏载和正载。

破坏试验通过一定规格的铁制配重块进行配载。加载装置采用型钢拼接成堆载框架，然后将钢模板拼接于堆载框架，形成加载箱体，加载时将加载铁块通过分级加载堆放于加载箱体内。

加载模式见图1。加载前应该对加载重量进行估算，根据理论计算可知，单片T梁的跨中截面的正截面抗弯承载力计算值约为5600 kN·m，开裂弯矩约为2400 kN·m。按照布载方案，配重块总重量应大于4163 kN，才能达到单片T梁跨中截面的正截面抗弯承载力，考虑到1.5倍安全系数后，即单片T梁的跨中截面的正截面抗弯承载力计算值约为8400 kN·m，则铁块估算最大加载量约为6250 kN。

加载终止规则按照如下规则执行:上限终止条件:受拉区主筋拉断或受压混凝土压坏。下限终止条件:1)受拉主筋应力达到屈服强度，受拉应变达到0.01;2)最大挠度达到跨度的1/50;3)受拉区主筋区域处最大竖向裂缝宽度达到1.5mm。

3.2 测点布置

静载试验和破坏试验的测点布置基本一致。挠度测点的布置见图2。挠度测点主要布置在跨中和1/4跨截面处各主梁梁底，同时选取典型裂缝进行跨裂缝布置应变传感器，并在裂缝区域附近设置对比测点。

4 试验结果分析

4.1 荷载试验

图3～图5给出了不同加载工况下第一、三跨主梁挠度理论计算值和实测值之间的对比曲线，由曲线可以看出，虽然主桥出现了较多的裂缝，但校验系数在80%～90%之间，结构刚度储备尚可;同时由两跨的挠度分配系数可以看出，第三跨比第一跨挠度偏大，且根据现场外观检测发现第三跨的横向联系破坏较为严重，所以选择第三跨作为破坏试验的对象。

4.2 破坏试验

4.2.1 破坏试验描述

试验过程中，结构处于弹性阶段，结构变形随荷载线性增大;随着荷载量的增大，结构裂缝扩张并不断增加，伴随着受拉区部分混凝土的退出工作，结构刚度逐渐减小，结构变形非线性增大，结构进入弹塑性阶段，在荷载加载到约440 t时，梁体跨中位置出现了较多裂缝宽度大于2 mm的竖向U形贯通裂缝，且混凝土破碎，判断为结构破坏，终止加载。

试验的终止荷载为440 t，试验最终破坏形态为:

1)跨中断面T梁出现U形贯通裂缝，且裂缝宽度大于2 mm;

2)结构横向联系破坏。

4.2.2 挠度测试

图6给出了各主梁挠度与加载荷载之间的对应关系，加载初期，各主梁均处于弹性受力阶段，随着荷载的增大，既有裂缝的开裂宽度增大，且出现了更多的新生裂缝，受拉区混凝土逐步退出工作，偏载侧1号～3号主梁进入弹塑性阶段，此时受拉区钢筋开始进入塑流阶段，而远离偏载侧的4号～5号主梁依然保持弹性状态。

5 结语

通过对典型的钢筋混凝土简支T梁桥进行荷载试验及实桥破坏试验，其试验技术和试验过程均可为以后的实桥破坏试验提供借鉴，从此次桥梁破坏试验可以得出如下结论:

1)通过荷载试验可以得出此桥虽然具有较为严重的腹板开裂和横隔板损伤等T型梁桥的典型病害，但是此桥尚能满足设计荷载下的正常运营，对此桥进行实桥破坏试验具有一定的代表性;2)通过配重铁块进行堆载分级加载的方式完成对原桥的破坏试验，得到了桥梁的承载能力、变形及开裂发展规律，可以为同类型桥梁的承载力评定提供一定的参考。

［1］朱绍玮，张宇峰，张健飞.桥梁极限承载力研究现状与发展［J］.现代交通技术，2007，4(1):20-23.

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［4］张健飞，张宇峰.预应力混凝土连续箱梁桥破坏性试验研究［J］.公路交通科技，2008，25(10):63-68.

［5］徐文平.既有预应力混凝土梁桥承载能力实桥试验及分析研究［D］.南京:东南大学，2006.

［6］夏叶飞.预应力混凝土简支T梁桥的承载能力实桥试验分析研究［D］.南京:东南大学，2006.