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旧桥检测中静载试验研究
2013-05-10 来源:维普网
1、工程概况

  三水大桥全长386m,其跨径布置为:28m+30m+3×30m+3×30m+3×30m+28m+30m。桥梁横断面设计为:净3m(人行道)+净4m( 非机动车道) +净1.5m( 分隔带)+净12m(机动车道) +净1.5m(分隔带) +净12m( 机动车道) +净1.5m( 分隔带) +净4m(非机动车道) +净3m(人行道),总宽42.5m。主梁采用部分预应力后张法混凝土简支箱梁,采用桥面连续构造。分上下行两幅设计,单幅桥宽20.5m,桥墩采用双柱式墩,桥台采用双柱式台,上设预应力砼盖梁,每根立柱下设两根桩,纵向布置。桩基与立柱之间设承台。设计荷载为:城市一A级,人群:3.5kN/m2;验算荷载为挂车一120;设计地震裂度为八度。

  为了检验该桥的结构性能及服务功能,为大桥施工验收提供技术资料,于2005年7月对该桥进行了静动载试验。

  2、静载试验的内容

  (1) 主梁控制截面的最大静应变(机动车道中载) ;( 2) 主梁和盖梁控制截面的最大静应变( 机动车道偏载) ;( 3) 主粱控制截面的最大静挠度( 机动车道中载) ;( 4) 主粱和盖梁控制截面的最大静挠度( 机动车道偏载) 。

  3、结构内力和位移分析

  根据桥梁结构形式,采用结构分析程序对该桥进行结构静力分析。按照梁格法建模,第一联共划分为978个单元( 由于篇幅的原因,仅介绍第一联的静力分析) 。节点划分及结构离散图见图1。

  

  3.1测试截面

  根上部结构桥面连续、主梁简支的构造特点,通过计算所得的桥跨结构内力图和位移包络图,在设计荷载城市—A级及验算荷载挂车—120作用下,确

  定桥跨结构的最大弯矩截面和最大挠度截面,由此确定试验孔。

  3.2 测点布置

  应根据桥面车道布置,应变测点主要布置于机动车道范围的主梁控制截面的下缘和侧面、盖梁控制断面的下缘,挠度测点布置于主梁和盖梁控制截面的下缘。

  3.3试验荷载
  

  为了保证试验的有效性,根据各测试截面的内力与挠度影响线,按最不利位置加载,在保证各测试截面试验荷载效率系数1至少达到0.80以上的条件

  下,经过计算确定,本次静载试验需用350kN( 车重+荷重) 载重车6辆。试验前对每辆车都严格过磅,记录下各辆车的实际总重、轴重和轴间距。

  3.4试验工况及加载位置

  与测试截面相对应,分别取各个截面机动车道最不利布载效应时的方式,共分六种工况。分别为:

  工况1:纵桥向按第一联边跨( 28m跨径) 0.4L截面最大正弯矩和挠度的最不利位置布载,横桥向为机动车道中载。

  工况2:纵桥向按第一联边跨( 28m跨径) 0.4L截面最大正弯矩和挠度的最不利位置布载,横桥向为机动车道偏载。

  工况3:纵桥向按第一联中支承截面桥面连续最大负弯矩的最不利位置布载。

  工况4:纵桥向按第二联第一跨跨中截面最大正弯矩的最不利位置布载,横桥向为机动车道中载。

  工况5:纵桥向按第二联第一跨跨中截面最大正弯矩的最不利位置布载,横桥向为机动车道偏载。

  工况6:纵桥向按盖梁截面的最不利位置布载。

  3.5试验过程

  ( 1) 准备过程

  试验前分别检查各试验孔,在正式加载试验之前,完成如下准备工作:①试验前,按照试验方案要求租用试验车辆并装载过磅,记录试验车的原始数据以便进行分析。清理桥面,标计加载位置及测点布设位置。②对试验孔按前述的应变和挠度测点布置方式进行放样,利用检测支架在主梁和盖梁下缘及侧面布片,布片时先对各测点位置实施打磨找平并清洗干净,粘贴应变片,并作防潮处理。为排除测试过程中大气温度变化带来的影响,布设处于同一温度场而不同荷载影响的温度补偿应变片。同时在挠度测点位置处布设百分表。③布设测试仪器及传导器连接导线,联机调试仪器。量测各个应变片,确保线路畅通,检查机电百分表,使其处于良好的工作状态。④进行预加载,进一步检查应变片、百分表读数,一切无误后,方可按工况位置进行加载试验。

  ( 2) 荷载试验

  ①对每一工况的每一次加载,载重汽车加载到位后,关闭发动机,待数据完全稳定后进行数据采集并记录打印。卸载10mi n以上,再进行重新加载,以便使结构恢复弹性变形,消除塑性残余变形。②加载中各工况均采用分级加载,按每车道试验车辆递增加载。③现场试验中,各工况保证有两个平行试验,并在试验中对重要测点数据与理论值及时进行分析比较,以保证试验过程结构安全。

  3.6试验结果及分析

  ( 1) 试验数据分析

  试验荷载效应理论值采用桥梁结构分析专用程序计算得到。

  ( 2) 试验结果

  静载试验结果包括试验工况下各测点应变值和挠度值。

  在试验荷载作用下各个工况相应控制截面应变实测值与计算值见表1。试验荷载作用下各个工况相应控制截面应变横向分布见图2、图3。应变以拉应变为正,压应变为负( 由于篇幅的原因,仅介绍工况)。

  
  
  

  4、结语

  在相当于城市一A级设计荷载作用下,由静载试验数据分析可知:(1)测点应变分析。第一联边跨( 28m跨径) 0.4L截面测点机动车道中载时应变比值在56%—77%之间,平均值为71%,机动车道偏载时应变比值在60%- 88%之间,平均值为74%;第二联第一跨跨中截面测点机动车道中载时应变比值在43%’58%之间,平均值为52%,机动车道偏载时应变比值在30%,52%之间,平均值为46%。第一联中支承截面应变实测表明主梁结构呈简支工作状态,与设计吻合;盖梁应变实测值与计算值接近,绝对值较小。( 2) 各试验工况下测点挠度分析。第一联边跨0.4L截面测点机动车道中载时挠度变比值在47%一76%之间。平均值为65%,机动车道偏载时挠度比值在39%- 84%之间,平均值为64%;第二联第一跨跨中截面测点机动车道中载时挠度比值在40%一73%之间,平均值为6I %,机动车道偏载时挠度比值在33%_76%之间,平均值为58%;盖梁跨中挠度实测值与计算值接近,绝对值较小。

  静载试验结果表明结主粱桥跨结构在设计荷载作用下,处于弹性工作状态,其刚度和承载能力满足设计要求,且有较充足的安全储备。
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