連續(xù)T梁單梁靜力荷載試驗計算分析

陳建宇

(重慶交通大學土木工程學院 重慶 400074)

連續(xù)T梁單梁靜力荷載試驗計算分析

陳建宇

(重慶交通大學土木工程學院 重慶 400074)

在裝配式T梁施工過程中，為了評定預制T梁承載能力、結(jié)構(gòu)變形及抗裂性能等是否滿足在成橋運營階段的要求，采用Midas/Civil有限元軟件建立單幅T梁的三維有限元模型，并通過剛性橫梁法計算單幅T梁的橫向分布系數(shù)，取成橋運營階段受力最不利的T梁，根據(jù)荷載試驗效率、原則與要求進行荷載試驗。

裝配式T梁；荷載試驗；橫向分布系數(shù)

一、引言

單梁靜力荷載試驗的目的是主要是為了了解橋梁結(jié)構(gòu)的真是受力情況，檢驗預制T梁能否滿足使用要求，為日后橋梁竣工驗收及后期橋梁運營、養(yǎng)護及管理提供科學依據(jù)。結(jié)合重慶某3×30m預應力混凝連續(xù)T梁橋的工程實例，該橋梁橋橫向由5片T梁組成，橋面布置為：0.5m(護欄)+11m(車行道)+0.5m(護欄)=12m。車輛布置為：雙向兩車道。公路一級，橋面鋪裝8cm的混凝土調(diào)平層和10cm厚的瀝青混凝土鋪裝層。

二、沖擊系數(shù)計算結(jié)果

在計算沖擊系數(shù)時，將瀝青混凝土鋪裝層與調(diào)平層作為每延米質(zhì)量計入，將防撞護欄質(zhì)量按橫向分配系數(shù)進行分配，基頻計算結(jié)果如下表所示：

表1 結(jié)構(gòu)基頻計算結(jié)果

三、橫向分布系數(shù)計算結(jié)果

該橋具有橫隔梁、濕接縫等的橫向連接，這些橫向連接相當可靠，除此之外，橋梁的長寬比還大于2，所以應該用剛性橫梁法計算活載的跨中橫向分布系數(shù)，計算結(jié)果如下表所示(以橋梁外側(cè)邊梁作為1 梁，向內(nèi)側(cè)依次增加)：

表2 活載橫向分布系數(shù)

四、預應力混凝土T梁計算模型

根據(jù)本橋結(jié)構(gòu)的受力特點，采用橋梁有限元程序Midas/Civil對3跨30米T梁單梁(綜合考慮橫向分布系數(shù)的方法)進行分析計算，共建立102個單元，103個節(jié)點。

根據(jù)表1中的計算結(jié)果可知，邊梁所分得的橫向分布系數(shù)較大所以，荷載試驗取邊梁進行計算。

五、等效應力結(jié)果

在T梁的荷載試驗中，一般采用試驗梁段在成橋運營時跨中截面的最大彎矩或應力作為試驗加載的依據(jù)，按照裸梁跨中截面下緣應力在各種后續(xù)荷載所產(chǎn)生的應力增量相等的原則，對T梁跨中進行抗彎荷載試驗。試驗跨T梁應力等效結(jié)果為：

表3 等效應力結(jié)果(下表結(jié)果以拉為正，壓為負)

六、加載制度

加載，應該逐級增加至最大荷載；卸載時，應該逐級卸載至零荷載。加載制度如下：

(1)首先要對單梁的試驗截面進行預載；

(2)為保證試驗順利進行，避免過載引起T梁損壞，試驗加載工況按照重物質(zhì)量分為4級進行加載，事先要計算號各級荷載引起測量位置的應變與撓度。在該級荷載加載完畢后，測取的應變值與撓度值，然后再對比事先的計算值，并且估計下級加載產(chǎn)生的應力和撓度，再進行下一級加載。

七、加載位置與加載方式的確定原則

(1)為節(jié)約荷載試驗的成本與時間，在不影響荷載試驗效率(0.95～1.05)，以及保證結(jié)構(gòu)安全的情況下，盡可能使用少的荷載與加載位置達到相應的試驗荷載效率；

(2)荷載所施加的重物盡量選擇現(xiàn)場重物(鋼筋、砂袋、車輛等)，并對荷載進行過磅，防止超載造成結(jié)構(gòu)損壞：

(3)對于無法再橋下搭設撓度傳感器安裝平臺的橋梁橋，只能在橋面上布置撓度測點，此時加載重物應該避開這些撓度測點。

八、靜載試驗規(guī)則及注意事項

(1)為了防止溫度對結(jié)果的影響荷載試驗選擇時間段應該為溫度較為穩(wěn)定的時候，所以荷載試驗應該選擇在晚上進行；

(2)在荷載試驗前，應該用試驗荷載的1/2對稱加載在跨中截面上，結(jié)束后先卸載再進行正式加載；

(3)正式加載試驗不能同時進行，要等結(jié)構(gòu)穩(wěn)定后在進行下一級的加載或卸載；

(4)測點在正式加載前要記錄一個初始值，每改變一級荷載就記錄一次數(shù)據(jù)，并且在結(jié)構(gòu)穩(wěn)定后，下級荷載加載或卸載前再記錄一次數(shù)據(jù)；

(5)加載過程中，當以下任一事件發(fā)生時，馬上停止加載：

① 控制測點應力或彎矩值、撓度值超過計算值，并且達到或超過按規(guī)范安全條件計算所得的允許值；

② 結(jié)構(gòu)出現(xiàn)局部損壞現(xiàn)象(裂縫等)，影響到結(jié)構(gòu)自身承載能力時。

九、結(jié)論

本文運用Midas/Civil三維有限元軟件，結(jié)合重慶市某三跨預應力連續(xù)T梁的單梁三維模型對單梁荷載試驗進行了計算分析，得出如下結(jié)論:

根據(jù)三跨連續(xù)T梁荷載試驗計算結(jié)果可知，載該橋面布置形式下，成橋運營階段的最不利受力位置是邊跨邊梁，因此在對該類T梁進行在進行單梁荷載試驗時，只需對邊梁進行靜載試驗。

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[3]王愉龍.中小跨徑橋梁荷載試驗加載效率研究[D].北京:中國建筑工業(yè)出版社，1997

[4]范文斌.基于荷載試驗的橋梁整體安全研究[D].中南大學，2008.

[5]李克銀.連續(xù)梁橋荷載試驗梁格法分析[J].鐵道工程學報，2011，(06).

陳建宇(1991-)，男，漢族，重慶豐都，工程碩士學位，重慶交通大學土木工程學院，研究方向：大跨徑橋梁結(jié)構(gòu)理論設計。