拱梁組合體系橋梁靜力與動(dòng)力荷載試驗(yàn)分析研究

臺(tái)州市路橋區(qū)公路管理局 浙江臺(tái)州 318000

摘要：靜載試驗(yàn)與動(dòng)載試驗(yàn)是檢測(cè)橋梁承載能力的常用方法。拱梁組合體系橋梁受力復(fù)雜，為了檢測(cè)此類橋梁的承載能力能否到達(dá)規(guī)范要求，在此對(duì)工程實(shí)例進(jìn)行荷載試驗(yàn)分析；分析結(jié)果體現(xiàn)了橋梁的主要性能指標(biāo)。

關(guān)鍵詞：拱梁組合體系；靜載實(shí)驗(yàn)；動(dòng)載實(shí)驗(yàn)

1橋梁概況

某大橋?yàn)楣傲航M合體系橋梁，跨徑為：114m，橋?qū)?0.6m。下部結(jié)構(gòu)為墻式橋墩和直壁式橋臺(tái)。道路等級(jí)：一級(jí)公路；荷載標(biāo)準(zhǔn)：公路—Ⅰ級(jí)；橋梁寬度：2*0.3m（人行道欄桿）+2*4.5m（人行道）+2*15.8m（機(jī)動(dòng)車道）+2*0.5m（防撞護(hù)欄）+8.4m（中央分隔帶）=50.6m，大橋結(jié)構(gòu)形式如圖1所示。

圖 1主橋結(jié)構(gòu)形式

2靜載試驗(yàn)分析研究

2.1試驗(yàn)內(nèi)容及目的

（1）掌握大橋重要部位在設(shè)計(jì)荷載以及車載作用條件下的應(yīng)變情況[1]；

（2）實(shí)測(cè)控制截面的應(yīng)變分辨規(guī)律以及荷載作用下的橋梁變形情況，判斷現(xiàn)階段的實(shí)際承載力是否滿足設(shè)計(jì)要求；

2.2工況設(shè)置

試驗(yàn)依據(jù)：靜載試驗(yàn)?zāi)康氖菣z驗(yàn)結(jié)構(gòu)的承載能力是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。根據(jù)《大跨徑混凝土橋梁的試驗(yàn)方法》中的規(guī)定，靜力試驗(yàn)荷載的效率系數(shù)η的取值范圍為

1.05≥η≥0.95

這里 η=S stat/（S×（1+μ））

式中：S stat ──靜載試驗(yàn)荷載作用下控制截面內(nèi)力計(jì)算值；

S ──控制荷載作用下控制截面最不利內(nèi)力計(jì)算值，對(duì)于本橋而言，其值取自公路I級(jí)活載內(nèi)力的最不利值；

在內(nèi)力分析和截面應(yīng)變計(jì)算的過程中[2]，荷載都按實(shí)際的軸距、輪距和車重取值的。加載車如圖2所示。

圖2 加載車類型

該橋測(cè)試跨為邊跨和中跨。具體斷面如下圖。

圖3 大橋測(cè)試斷面

與試驗(yàn)內(nèi)容對(duì)應(yīng)，共分為4種工況，其一是按中跨跨中（S1斷面）最不利正彎矩布載（中載）；其二是中跨跨中（S1斷面）最不利正彎矩布載（偏載）；其三是中支點(diǎn)（S2斷面）最不利負(fù)彎矩布載（中載）；其四是中支點(diǎn)（S2斷面）最不利負(fù)彎矩布載（偏載）。

2.測(cè)點(diǎn)布置

通過對(duì)該橋主要承重結(jié)構(gòu)細(xì)致的理論分析和計(jì)算[3]，確定各測(cè)試截面和測(cè)點(diǎn)布置。截面位置處設(shè)置五個(gè)應(yīng)變測(cè)點(diǎn)和兩個(gè)標(biāo)高測(cè)點(diǎn)，在橋梁中心線上分別是左跨L/2，中跨L/4，L/2，L3/4，右跨L/2上，設(shè)置五個(gè)縱向應(yīng)變測(cè)點(diǎn)。

2.3靜載試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.31加載效率

靜載試驗(yàn)各工況最終加載效率值η見表1：

表格1 靜載試驗(yàn)各工況加載效率

工況名稱實(shí)際汽車加載內(nèi)力kN·m（kN）理論荷載內(nèi)力kN·m（kN）荷載效率

工況一、二S1斷面最不利正彎矩（中、偏載）2009.51970.11.02

工況三、四S2斷面最不利正彎矩（中、偏載）5590.25426.381.03

由上表可知，該橋4種工況加載效率均達(dá)到0.95≤η<1.05，符合《大跨徑混凝土橋梁的試驗(yàn)方法》規(guī)定，表明該橋試驗(yàn)加載有效。

2.3.2結(jié)果分析

為了確保結(jié)構(gòu)分析的準(zhǔn)確性和可靠性，采用橋梁結(jié)構(gòu)軟件計(jì)算出試驗(yàn)橋在試驗(yàn)荷載作用下的應(yīng)力和變形，由此計(jì)算出的應(yīng)力值和撓度值均具有相當(dāng)高的準(zhǔn)確性。

圖4 大橋主橋計(jì)算模型

測(cè)點(diǎn)布置圖如下：

其中a1～a5為應(yīng)力測(cè)點(diǎn)，b1-b2為標(biāo)高測(cè)點(diǎn)。

各工況應(yīng)變計(jì)算及結(jié)果分析如下：

工況一中跨跨中（S1斷面）最不利正彎矩中載的檢驗(yàn)系數(shù)為0.68；工況二是中跨跨中（S1斷面）最不利正彎矩偏載的檢驗(yàn)系數(shù)為0.73；工況三是中支點(diǎn)（S2斷面）最不利負(fù)彎矩中載的檢驗(yàn)系數(shù)為0.68；工況四是中支點(diǎn)（S2斷面）最不利負(fù)彎矩偏載的檢驗(yàn)系數(shù)為0.65；絕大部分測(cè)點(diǎn)及各個(gè)工況應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)均值均明顯低于《大跨經(jīng)混凝土橋梁的試驗(yàn)方法》中所規(guī)定的1.05的上限，說明測(cè)試斷面強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求，并具有足夠的安全儲(chǔ)備[4]。

3動(dòng)載試驗(yàn)

本橋動(dòng)載試驗(yàn)理論計(jì)算，采用有限元程序進(jìn)行計(jì)算分析。計(jì)算結(jié)果如下圖5所示，從左到右分別為主橋的前三階陣形，