摘要：新型钢板组合梁构造简单，并且能够充分发挥钢与混凝土的材料特性，目前已经开始在我国应用，但钢板梁桥的实践较少，预制桥面板的钢板梁桥的实际工程项目相关技术要则也比较少。因此需要研究桥面板的受力系性能和连接性能，保证结构的整体性和安全性。本文通过顺桥向实桥试验，测试正负弯矩区应变分布，量化标准跨径桥面板的有效宽度取值；同时通过实桥试验与理论分析对比，验证车辆荷载最不利横向布置情况下，桥面板边板悬臂端部横向弯矩的分布特点（沿顺桥向）。
关键词：钢板组合梁；有效宽度；横向弯矩分布；试验研究
1 工程背景
背景工程“济祁高速淮-河特大桥引桥”钢板组合梁桥工程全长11公里，上部结构双主梁钢板组合梁桥形式，标准跨分别为30m和35m，采用三跨或四跨一联的方式，桥面全宽26.5m，基于双向四车道的标准设计，并采用分幅方式。0是35m钢板组合梁桥的立面布置图，包含了钢梁、钢梁加劲板、横梁、混凝土桥面板等构件。
图1.1 钢板组合梁桥的立面布置图
钢板组合梁桥主梁断面采用直腹式双工字钢板组合梁，梁桥最长跨径为35m，双主梁间距7.225m，中心线处的梁高均为1.75m，混凝土桥面板和钢主梁通过栓钉连接，双主梁之间采用横向连系梁加强横向联系，中横梁的标准间距5m。钢板梁采用工厂分节段分片预制，运至施工现场后各节段焊接横向连系梁形成双片梁体系，吊装就位后搭设施工临时支架进行节段间焊接作业，最终成为连续梁。
桥面板由预制板和纵横向湿接缝构成，钢板梁桥采用满堂支架吊装到位后，吊装预制桥面板并浇筑湿接缝混凝土完成共同受力，考虑到钢板组合连续梁桥的受力特点，正弯矩区域采用普通钢筋混凝土桥面板，负弯矩区域采用PVA纤维加强混凝土桥面板，桥梁的跨中标准断面和横梁处断面如1.2所示。
图1.2 主梁断面图
2 试验简介
2.1试验目的
桥面板的设计和桥面板的连接方式对于组合结构受力有着一定的影响。由于我国钢板梁桥的实践较少，预制桥面板的钢板梁桥的实际工程项目相关技术要则也比较少。因此需要研究桥面板的受力系性能和连接性能，保证结构的整体性和安全性。
本试验目的包括：
1）横桥向：通过实桥试验与理论分析对比，验证车辆荷载最不利横向布置情况下，桥面板悬臂端部横向弯矩的分布特点（沿顺桥向）；该试验分为三组，分别考察联端、跨中、墩顶位置桥面板悬臂端部横向弯矩的分布规律。
2）纵桥向：通过实桥试验，分析车辆荷载作用下组合梁跨中正弯矩区、墩顶负弯矩区桥面板纵向正应力的分布特点，量化标准跨径桥面板的有效宽度取值，为今后类似组合梁桥面板的优化设计提供技术支撑。
2.2 试验方案设计
2.2.1加载系统
加载系统采用预制块堆载，单个预制块尺寸为1.0×0.7×0.4m。每个加载系统平面尺寸约为4×2.1m，加载系统中心间距8m，模拟标准车辆荷载。
中板、边板加载均采用同样的加载系统。试验中可采用多个加载系统。
表 2.1 加载系统材料表
2.2.2横桥向试验方案
通过实桥试验与理论分析对比，验证车辆荷载最不利横向布置情况下，桥面板边板悬臂端部横向弯矩的分布特点（沿顺桥向）。
a.工况Ⅰ：联端 b.工况Ⅱ：跨中 c.工况Ⅲ：墩顶
图2.1横桥向试验加载点
横桥向加载由2个加载系统组成，在墩顶桥面板一侧翼缘板加载；测试项目包括桥面板湿接缝钢筋横桥向应力、翼缘板挠度，本次试验中采用水准仪，对加载前后悬臂板的挠度进行测量。
2.2.3顺桥向试验方案
通过实桥试验，分析车辆荷载作用下组合梁跨中正弯矩区、墩顶负弯矩区桥面板纵向正应力的分布特点，量化标准跨径桥面板的有效宽度取值，为今后类似组合梁桥面板的优化设计提供技术支撑。
图2.3 顺桥向试验加载点
顺桥向加载用2个加载系统组成，于边跨跨中加载；测试项目包括中跨跨中及墩顶桥面板混凝土顺桥向应变、主梁挠度。
3试验结果分析
3.1横向加载工况Ⅰ
通过对边跨联端翼缘板分级加载前后钢筋计应力的测试，试验荷载作用下，钢筋应力值如下。
主要对钢筋应力及翼缘板挠度的试验值与理论分析值进行了对比，如下：
图3.1 钢筋应力值比较
通过图3.1所示，钢筋应力值及分布情况的比较可知，试验值较相应位置钢筋的理论计算值大，实测钢筋应力最大值为20.2MPa，理论计算值为17.8MPa；并且，横向加载的情况下，实测钢筋应力纵桥向传递的距离较大。
3.2横向加载工况Ⅱ
通过对边跨跨中翼缘板分级加载前后钢筋计应力的测试，试验荷载作用下，钢筋应力值如下。
主要对钢筋应力及翼缘板挠度的试验值与理论分析值进行了对比，如下：
图3.2 钢筋应力值比较
通过图3.2所示，钢筋应力值及分布情况的比较可知，试验值较相应位置钢筋的理论计算值大，实测钢筋应力最大值为16.0MPa，相应位置钢筋理论计算值为12.5MPa；并且，横向加载的情况下，实测钢筋应力纵桥向传递的距离较大。
3.3横向加载工况Ⅲ
通过对边跨墩顶翼缘板分级加载前后钢筋计应力的测试，试验荷载作用下，钢筋应力值如下。
主要对钢筋应力及翼缘板挠度的试验值与理论分析值进行了对比，如下：
图3.3 钢筋应力值比较
通过图3.3所示，钢筋应力值及分布情况的比较可知，试验值较相应位置钢筋的理论计算值大，实测钢筋应力最大值为16.4MPa，相应位置钢筋理论计算值为15.7MPa；并且，横向加载的情况下，沿纵桥向，实测钢筋影响范围较大。
3.4顺桥向加载工况
通过对边跨跨中中板分级加载（2级，共计72吨），获取并分析了加载前后跨中、墩顶桥面板混凝土应变计测试值。
a.桥面板混凝土
横桥向应变分布（跨中）
b.桥面板混凝土
横桥向应变分布（边跨墩顶）
图3.4 桥面板混凝土应变实测值与理论值比较
纵向加载工况下，边跨跨中混凝土板受压，沿横桥向压应变分布不均匀，靠近主梁附近的混凝土压应变较大；边跨墩顶混凝土板受拉，沿横桥向拉应变分布不均匀，靠近主梁附近的混凝土拉应变较大，具有较为明显的剪力滞后效应。
4结论
针对济祁高速公路淮南至合肥段钢板组合梁结构进行了现场加载试验，本次试验重点针对桥面板边板进行加载试验，同时通过对中板加载，验证了桥面板剪力滞后效应。
在横桥向、顺桥向加载工况下，通过对翼缘板钢筋应力的测试考察结构受力状态，结合试验数据和理论分析数据主要得出以下结论：
1）通过三组横向加载工况下的数据整理分析，边跨联端、跨中、墩顶加载吨位分别为56t、56t、64t的情况下，桥面未出现裂缝，卸载后经过测试钢筋应力计回复到加载前数值，因此结构出于弹性状态；
2）通过对钢筋应力试验值与理论计算值比较，两者钢筋应力最大值相差较小，但比较应力分布可知，沿纵桥向实测钢筋影响范围较大；
3）纵向加载工况下，边跨跨中及墩顶沿横桥向应变分布不均匀，剪力滞后效应较为明显。
桥面板的设计和桥面板的连接方式对于组合结构受力有着一定的影响，本文针对桥面板的受力系性能和连接性能进行试验研究，对类似工程具有一定参考意义。
论文作者:窦维禹
论文发表刊物:《基层建设》2018年第20期
论文发表时间:2018/8/20
标签：桥面论文; 应力论文; 钢筋论文; 加载论文; 组合论文; 弯矩论文; 横向论文; 《基层建设》2018年第20期论文;