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摘要：钢筋混凝土桁架拱桥是上世纪60～70年代我国城市桥梁采用较多的一种结构形式，至今运营有几十年，静载试验是对桥梁现状承载力评价的直接有效的手段，本文以某城市桁架拱桥静载试验为背景、介绍了试验的内容及方法，通过对实测结果与有限元计算值进行对比研究，得出承载力评价结果，为同类型桥梁静载试验及设计提供一些参考。
关键词：桁架拱桥静载试验承载力评价
1工程概况
某桁架拱桥全长85.32米。桥型为3×25米钢筋混凝土桁架拱桥，矢跨比1/8。横向布置8片钢筋混凝土拱肋，桥面采用微弯板，桥面净宽：15米＋2×5米（人行道）。桥梁设计荷载：城-B级；人群荷载5KN/m2，桥梁布置示意如图1。
2试验计算模型
考虑到各孔上部结构的独立性，采用单孔计算模型，采用“MIDAS/CIVIL”有限元程序进行模拟。弦杆、腹杆及横向聯系均用空间梁单元，桥面板用板单元，拱顶实腹段与下弦杆利用程序的刚性连接模拟，拱脚为固结。考虑到桥面磨损及开裂情况，扣除3cm的钢筋混凝土桥面铺装层，计入7cm钢筋混凝土桥面铺装参与受力，各材料参数取值均采用实测值。计算模型如图2所示。
3试验内容
依据文献[1]的要求，结合本桥受力特点，选取如下2个静载试验工况，为更好检测桥梁在运营过程中承受不利荷载情况，各试验工况视其不利情况采用对称与偏载两种情况加载，以检验各拱片的横向分布情况：①拱顶(A-A截面)最大正弯及拱脚(B-B截面)最大压力工况，②腹杆(C-C截面)最大压力工况。工况①中，测试各拱片A-A截面竖向挠度、截面下缘钢筋应力及B-B截面混凝土压应力；工况②中，测试各拱片C-C截面混凝土压应力。截面位置如图3所示。
4试验加载
本次静力荷载试验采用三轴载重汽车（前轴重60kN，中后轴重120kN，前中轴距为3.5m，中后轴距为1.3m，轮距1.9m）进行等效加载，荷载效率系数η应满足文献[1]的要求：0.8<η≤1。正式加荷以前对桥梁结构进行预压从而使桥梁结构进入正常工作状态，然后分三级加载。
5主要试验结果及分析
对工况1的A-A截面应力、挠度，工况2的C-C截面应力进行分析评价。工况1下B-B截面应力值处于一个较小的范围（小于2MPa），实测数据的相对误差较大，可不作为评价的依据。工况1下A-A截面挠度及应力结果如表1所示，工况2下C-C截面应力结果如表2所示。表1、2中，应力单位为MPa，受拉为正，挠度单位为mm，向下为正，拱片编号从偏载侧依次编排。
表1工况1下A-A截面试验结果
从表1可以看出，工况1下，A-A截面应力校验系数在0.61～0.80范围内，挠度校验系数在0.70～0.99范围内，实测值与理论值吻合较好，说明实桥状态与理论模拟比较接近；校验均小于1.05，满足文献[1]要求（校验系数≤1.05），表明结构目前的的刚度及强度符合设计要求；从表1还可以得出，实测值横向分布规律与理论计算较为吻合，对称工况下，实测数据对称性较好，说明试验跨整体工作性能较好，横向联系未出现异常。
从表2可以看出，工况2下，C-C截面应力校验系数在0.50～0.78范围内，应力校验均小于1.05，满足文献[1]要求（校验系数≤1.05），实测值与理论值吻合较好，横向分布规律与理论计算较为吻合，对称工况下，实测数据对称性较好，表明结构弦杆连接部位正常。
各工况分级加载下，结构实测数据线性相关性较好，卸载后，实测数据归零良好，表明结构处于线弹性工作范围内。在试验过程中对试验桥跨进行观察，原有裂缝深度及宽度未发现明显扩展，亦未发现新裂缝，原有裂缝也符合交通部标准《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62-2004对裂缝的限制要求。
6结论
通过数据分析与评定，对静载试验可以得出如下结论：
(1)在静荷载下，桥梁实际受力状态与理论计算模式基本吻合，卸载后应力回零良好，结构强度满足设计要求，材料处于弹性受力状态。
(2)在静荷载下，桥梁结构变形与理论值基本吻合，卸载后残余变形很小，结构刚度满足设计要求，结构处于弹性受力状态。
(3)在偏载及对称工况下，结构变形及应力横向分布规律与理论计算吻合，桥梁结构整体工作性能较好。
注：文章中涉及的公式和图表请用PDF格式打开
关键词：桁架拱桥静载试验承载力评价
1工程概况
某桁架拱桥全长85.32米。桥型为3×25米钢筋混凝土桁架拱桥，矢跨比1/8。横向布置8片钢筋混凝土拱肋，桥面采用微弯板，桥面净宽：15米＋2×5米（人行道）。桥梁设计荷载：城-B级；人群荷载5KN/m2，桥梁布置示意如图1。
2试验计算模型
考虑到各孔上部结构的独立性，采用单孔计算模型，采用“MIDAS/CIVIL”有限元程序进行模拟。弦杆、腹杆及横向聯系均用空间梁单元，桥面板用板单元，拱顶实腹段与下弦杆利用程序的刚性连接模拟，拱脚为固结。考虑到桥面磨损及开裂情况，扣除3cm的钢筋混凝土桥面铺装层，计入7cm钢筋混凝土桥面铺装参与受力，各材料参数取值均采用实测值。计算模型如图2所示。
3试验内容
依据文献[1]的要求，结合本桥受力特点，选取如下2个静载试验工况，为更好检测桥梁在运营过程中承受不利荷载情况，各试验工况视其不利情况采用对称与偏载两种情况加载，以检验各拱片的横向分布情况：①拱顶(A-A截面)最大正弯及拱脚(B-B截面)最大压力工况，②腹杆(C-C截面)最大压力工况。工况①中，测试各拱片A-A截面竖向挠度、截面下缘钢筋应力及B-B截面混凝土压应力；工况②中，测试各拱片C-C截面混凝土压应力。截面位置如图3所示。
4试验加载
本次静力荷载试验采用三轴载重汽车（前轴重60kN，中后轴重120kN，前中轴距为3.5m，中后轴距为1.3m，轮距1.9m）进行等效加载，荷载效率系数η应满足文献[1]的要求：0.8<η≤1。正式加荷以前对桥梁结构进行预压从而使桥梁结构进入正常工作状态，然后分三级加载。
5主要试验结果及分析
对工况1的A-A截面应力、挠度，工况2的C-C截面应力进行分析评价。工况1下B-B截面应力值处于一个较小的范围（小于2MPa），实测数据的相对误差较大，可不作为评价的依据。工况1下A-A截面挠度及应力结果如表1所示，工况2下C-C截面应力结果如表2所示。表1、2中，应力单位为MPa，受拉为正，挠度单位为mm，向下为正，拱片编号从偏载侧依次编排。
表1工况1下A-A截面试验结果
从表1可以看出，工况1下，A-A截面应力校验系数在0.61～0.80范围内，挠度校验系数在0.70～0.99范围内，实测值与理论值吻合较好，说明实桥状态与理论模拟比较接近；校验均小于1.05，满足文献[1]要求（校验系数≤1.05），表明结构目前的的刚度及强度符合设计要求；从表1还可以得出，实测值横向分布规律与理论计算较为吻合，对称工况下，实测数据对称性较好，说明试验跨整体工作性能较好，横向联系未出现异常。
从表2可以看出，工况2下，C-C截面应力校验系数在0.50～0.78范围内，应力校验均小于1.05，满足文献[1]要求（校验系数≤1.05），实测值与理论值吻合较好，横向分布规律与理论计算较为吻合，对称工况下，实测数据对称性较好，表明结构弦杆连接部位正常。
各工况分级加载下，结构实测数据线性相关性较好，卸载后，实测数据归零良好，表明结构处于线弹性工作范围内。在试验过程中对试验桥跨进行观察，原有裂缝深度及宽度未发现明显扩展，亦未发现新裂缝，原有裂缝也符合交通部标准《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62-2004对裂缝的限制要求。
6结论
通过数据分析与评定，对静载试验可以得出如下结论：
(1)在静荷载下，桥梁实际受力状态与理论计算模式基本吻合，卸载后应力回零良好，结构强度满足设计要求，材料处于弹性受力状态。
(2)在静荷载下，桥梁结构变形与理论值基本吻合，卸载后残余变形很小，结构刚度满足设计要求，结构处于弹性受力状态。
(3)在偏载及对称工况下，结构变形及应力横向分布规律与理论计算吻合，桥梁结构整体工作性能较好。
注：文章中涉及的公式和图表请用PDF格式打开