西单铝合金桁架人行天桥荷载试验及承载能力分析
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
表 1 1 号桥 ( 主 跨) 满载分级加载控制
荷载等级 第一级 第二级 第三级 第四级 ( 卸 ) 荷载 / ( k N ∀ m- 2 ) 1 20 2 40 3 60 0 00 实际加载 砂袋数 837 1674 2511 加载比例 / % 33 67 100 荷载 / kN 360 720 1 080 -
ANALYSIS ON LOAD TESTING AND Leabharlann BaiduARRYING CAPACITY OF ALUMINUM ALLOY PEDESTRIAN OVERCROSSING IN XIDAN
Yang Jiang uo 1 Wu L iquan1 W ang Y onghuan 1 Y ao Chang hua2 Wang X iaojun 2 Y in X iuzhong2
mm
图6
1 号桥主跨加载布置
3 荷载试验结果 3 1 静载试验结果 根据 1 号桥现场分级加载试验 , 表 2 和表 3 分 别是该桥各应变测点和挠度测点的实测结果汇总。 根据表 2 可以看出: 桁架应变测点中, 在最大荷 载作用下 , 跨中下弦测点 6( 北桁架下弦杆 ) 的拉应 变数值最大 , 为 360
559
1- 1 号主跨 图1 桥梁平面布置 图3 荷载试验流程
5) 由于加载试验使结构出现非正常的受力损 伤或局部破坏, 影响桥梁承载能力和正常使用时。
1- 排水管 ; 2- 不锈钢钢丝吊索 ; 3- 走道板 ; 4- 残疾人扶手 ; 5- 200 120 图2 12; 6- 70 120 80; 7- 梯道 ; 8- 非机动车道 ; 9- 隔离带 ; 10- 机动车道 1 号桥主跨立面布置
表3
加载等级 测点 21 测点 22 测点 23 测点 24 测点 25 测点 26 测点 27 测点 28 测点 29 测点 30 西北 1/ 4 跨 东北 1/ 4 跨 西南 1/ 4 跨 东南 1/ 4 跨 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
满载工况下 1 号桥主跨挠度实测值
a- 北桁架 ; b- 南桁架 图4 1 号桥纵向桁架挠度测点布置
杆件应变测点布置 : 依据设计计算结果, 跨中区 域和支座区域的杆件应力最大, 因此应变测点主要 针对该区域杆件进行检测 ; 天桥主跨结构基本上为 对称布置, 应变测点亦对称进行分布 , 图 5 是 1 号桥 应变测点布置图。 动载 测点主要沿两 侧纵向主桁架分 布于 1/ 8 跨、 1/ 4 跨和 1/ 2 跨, 测 点与结 构桁架 牢固连 接固 定 , 能够准确反映结构的振动情况。 2 2 分级加载控制
挠度曲线。
10 - 6
卸载 - 5 - 2 0 - 1 2 4 3 - 4 - 3 - 1 - 2 1 0 0 4 5 - 4 - 5 第一级 - 145 - 139 4 - 19 12 122 118 - 193 - 173 - 109 - 106 14 - 7 3 114 114 - 151 - 146 第二级 - 281 - 291 3 - 31 26 260 247 - 350 - 343 - 222 - 217 22 - 15 11 229 226 - 303 - 292 第三级 - 392 - 395 - 3 - 34 33 360 340 - 502 - 490 - 309 - 301 25 - 20 6 323 313 - 447 - 429
满载工况下 1 号桥杆件应变实测值
综合考虑加载安全和现场条件等因素, 试验采 用人工搬运砂袋进行加载, 每个砂袋平均质量约为 45 kg , 每级加载均由支座向跨中、 由外侧向内侧对 称加载, 即按照图 6( 1 号桥主跨加载布置图) 的编号 从 至 ! 顺序加载 , 分为三级进行 ; 卸载时正 好相 反, 从跨中向支座、 由内侧向外侧进行, 即从 ! 至 顺序卸载, 一次卸载完毕。表 1 是 1 号桥主跨分级 加载控制表。
2 荷载试验布置及控制 2 1 测点布置 挠度测点布置 : 由于桥梁跨度较大, 为此选取跨 中、 支座、 1/ 4 跨处布置挠度测点。通过这些挠度测 点 , 测试桥梁在各种试验 荷载工况作用下 的挠度。 根据铝合金结构变形较大的特点, 该桥挠度可能会 比较明显, 为了减少对桥下交通的影响, 因此在关键 控制点即跨中和 支座的测点采 用电子位移计 , 1/ 4 跨挠度测点采取高精度水准仪进行加载量测。图 4 是 1 号桥挠度测点布置图。
1 1 试验参数和条件 本次试验主要是对桥梁主跨的承载能力和施工 质量进行现场试验验证 , 根据设计要求, 荷载试验主 要进行主跨的静载和动载试验。其中静载主要测试
第一作者 : 杨建国 , 男 , 1972 年 10 月出生 , 高级工程师。 收稿日期 : 2009- 03- 20
工业建筑
2009 年第 39 卷增刊
在主跨满载工况下跨中和支座的杆件应力/ 应变, 以 及测试结构跨中挠度; 动载主要测试空载下的桥梁 主跨自振频率和 1/ 3 荷载下的结构自振频率。试验 采用专用铝合金应变片对杆件 的应变进行实 时量 测, 采用电子位移 计对跨中和支座 形变进行量测。 动载通过采集不同工况下的结构振动加速度来求解 结构不同自振频率。 1 2 荷载流程 结合动载试验内容和现场试验条件的要求, 试 验过 程 分 为 三 级 加 载 和一 级 卸 载 进 行 , 分 别 是 0 33 P 、 0 67P 、 1 0P( P 是设计人群荷载值 ) 和卸载 至空载。图 3 是荷载试验流程图。 1 3 荷载试验终止条件 为确保加载过程中桥梁的安全性 , 在加载过程 中随时对桥梁进行实时监控, 在分级加载试验过程 中发现如下任何异常或应变变化数率异常的情况应 立即停止加载, 并根据情况及时进行卸载或支护处 理, 及时上报同时分析原因, 根据分析结果决定下一 步行动方案。 1) 荷载下控制测点变位超过规范理论计算值 L / 800 时[ 2] ; 2) 控制杆件应变测点超过设计限值时 ; 3) 测点参数 - 加载量之间的关系出现过大增 长速率时 ; 4) 加载过程中结构出现横向不稳定情况时 ; 560
桥梁主体是由高 强铝合金杆件组成的桁架结 0 引 言 本工程是北京市西单商业街新建 1 号铝合金人 行天桥( 平立面布置见图 1 和图 2) , 桥梁横跨西单 北大街, 南临西长安街, 是连接南北商业区的重要通 廊, 人员流量非常大 , 是奥运配套工程。桥梁主体材 料采用高强铝合金 , 连接方式主要以普通不锈钢螺 栓连接, 属于新材料、 新工艺工程。该桥是迄今为国 内规模最大的铝合金结构人行天桥。相对应钢结构 而言 , 铝合金材料具有轻质、 自防腐等特点, 能够满 足一些特殊条件的要求, 但是关于铝合金的设计及 施工规范或标准在国内还处在起步阶段, 尤其针对 铝合金桥梁的施工及成桥检测试验 , 还缺少相关的 技术标准和规范。本文通过该铝合金天桥的荷载试 验的分析及总结 , 对铝合金桥梁结构的特性及承载 能力进行了分析 , 并对铝合金桥梁的施工验收提供 了一定依据。
比较大。为保证人行天桥今后的安全使用 , 需要对该人行天桥进行荷载试验 , 全面检验铝合金桥梁的设计、 施 工质量和承载能力。并且该天桥属于新材料、 新工艺 , 迄今国内还 没有关于铝合金桥梁的施工及验收规范 , 同 时也缺乏相应的荷载试验规范 , 因此本次 荷载试 验及性能 分析能 够对相 关的铝 合金结 构工程 和类似的 桥梁 工程起到积极的借鉴意义。 关键词 : 铝合金结构 ; 人行桥梁 ; 荷载试验 ; 承载能力
第一级 1 1 17 2 0 9 - 0 1 - 0 2 0 8 15 1 0 8 - 0 4 - 0 3 - 13 - 12 - 12 - 11 第二级 1 7 35 1 1 9 - 0 3 - 0 3 1 5 31 8 1 6 - 0 5 - 0 5 - 27 - 24 - 23 - 23 第三级 2 9 51 8 2 8 - 0 5 - 0 5 2 2 46 5 2 3 - 0 7 - 0 8 - 38 - 37 - 34 - 31 卸载 0 3 6 3 0 4 0 0 0 2 7 1 0 2 0 0 - 2 - 3 - 2 - 2
西单铝合金桁架人行天桥荷载试验及承载能力分析
杨建国1 吴利权1 王永焕1 姚常华2 王小军2 银秀忠2
100032) ( 1 中冶集团建筑研究总院 , 北京 摘 100088; 2 西单商业 区环境整治工程指挥部 , 北京
要 : 西单商业街新建 1 号天桥为铝合金桁架结构形式 , 横跨 西单北大街 , 紧邻 西长安街 , 人员 通行量
两主桁架的荷载
表2
加载等级 测点 1 测点 2 测点 3 测点 4 测点 5 a- 北桁架 ; b - 南桁架 图5 1 号桥纵向桁架应变测点布置 测点 6 测点 7 测点 8 测点 9 测点 11 测点 12 测点 13 测点 14 测点 15 测点 16 测点 17 测点 18 测点 19 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
- 6
10- 6 , 换算应力值为 25 M Pa,
a- 测点 6; b- 测点 8 图7 1 号桥纵向桁架测点荷载 应变曲线
( 1 Centra l Research Institut e o f Building and Construction o f M CC G roup, Beijing 100088, China; 2. Xidan Business Distr ict Env iro nment M anagement Pr oject H eadquarters, Beijing 100032, China) Abstract: T he N o . 1 pedestr ian ov ercro ssing , best riding o ver the No rth Xidan Ro ad and clo se to W est Chang 'an Ro ad, is a truss br idge of aluminum alloy w ith huge traffic F or safety it is necessar y to ver ify the car ry ing capacity of the new br idg e by the lo ading test, as w ell as to check the const ruct ion quality H it her to there are no any code or specificatio n o f co nstr uction and test o f aluminum alloy that is a new str uctur e method and mater ial fo r N o. 1 br idg e T he loading test of the bridge may offer the useful ex per ience for similar bridg es and the other pr ojects of alum inum allo y Keywords: aluminum alloy ; pedestrian br idg e; load testing; ca rr ying capacity
Indust rial Const ruct ion V ol. 39, Supplement, 2009
构 , 主体结构主要由南北两个纵向主桁架组成。桥 梁主跨跨径 38 1 m, 桥宽 8 0 m, 设计人群荷载为 3 6 kP a[ 1- 2] , 结构平面布置如图 1 所示。其中桁架 杆件采用 AW 6082 T 6 型铝合金, 材料弹性模量为 70 GPa, 材料的屈服强度和极限强度设计值分别为 260 M Pa 和 310 M Pa, 在充分发挥材料轻质特性同 时 , 也能够保证材料具有高强特性。 1 荷载试验内容
荷载等级 第一级 第二级 第三级 第四级 ( 卸 ) 荷载 / ( k N ∀ m- 2 ) 1 20 2 40 3 60 0 00 实际加载 砂袋数 837 1674 2511 加载比例 / % 33 67 100 荷载 / kN 360 720 1 080 -
ANALYSIS ON LOAD TESTING AND Leabharlann BaiduARRYING CAPACITY OF ALUMINUM ALLOY PEDESTRIAN OVERCROSSING IN XIDAN
Yang Jiang uo 1 Wu L iquan1 W ang Y onghuan 1 Y ao Chang hua2 Wang X iaojun 2 Y in X iuzhong2
mm
图6
1 号桥主跨加载布置
3 荷载试验结果 3 1 静载试验结果 根据 1 号桥现场分级加载试验 , 表 2 和表 3 分 别是该桥各应变测点和挠度测点的实测结果汇总。 根据表 2 可以看出: 桁架应变测点中, 在最大荷 载作用下 , 跨中下弦测点 6( 北桁架下弦杆 ) 的拉应 变数值最大 , 为 360
559
1- 1 号主跨 图1 桥梁平面布置 图3 荷载试验流程
5) 由于加载试验使结构出现非正常的受力损 伤或局部破坏, 影响桥梁承载能力和正常使用时。
1- 排水管 ; 2- 不锈钢钢丝吊索 ; 3- 走道板 ; 4- 残疾人扶手 ; 5- 200 120 图2 12; 6- 70 120 80; 7- 梯道 ; 8- 非机动车道 ; 9- 隔离带 ; 10- 机动车道 1 号桥主跨立面布置
表3
加载等级 测点 21 测点 22 测点 23 测点 24 测点 25 测点 26 测点 27 测点 28 测点 29 测点 30 西北 1/ 4 跨 东北 1/ 4 跨 西南 1/ 4 跨 东南 1/ 4 跨 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
满载工况下 1 号桥主跨挠度实测值
a- 北桁架 ; b- 南桁架 图4 1 号桥纵向桁架挠度测点布置
杆件应变测点布置 : 依据设计计算结果, 跨中区 域和支座区域的杆件应力最大, 因此应变测点主要 针对该区域杆件进行检测 ; 天桥主跨结构基本上为 对称布置, 应变测点亦对称进行分布 , 图 5 是 1 号桥 应变测点布置图。 动载 测点主要沿两 侧纵向主桁架分 布于 1/ 8 跨、 1/ 4 跨和 1/ 2 跨, 测 点与结 构桁架 牢固连 接固 定 , 能够准确反映结构的振动情况。 2 2 分级加载控制
挠度曲线。
10 - 6
卸载 - 5 - 2 0 - 1 2 4 3 - 4 - 3 - 1 - 2 1 0 0 4 5 - 4 - 5 第一级 - 145 - 139 4 - 19 12 122 118 - 193 - 173 - 109 - 106 14 - 7 3 114 114 - 151 - 146 第二级 - 281 - 291 3 - 31 26 260 247 - 350 - 343 - 222 - 217 22 - 15 11 229 226 - 303 - 292 第三级 - 392 - 395 - 3 - 34 33 360 340 - 502 - 490 - 309 - 301 25 - 20 6 323 313 - 447 - 429
满载工况下 1 号桥杆件应变实测值
综合考虑加载安全和现场条件等因素, 试验采 用人工搬运砂袋进行加载, 每个砂袋平均质量约为 45 kg , 每级加载均由支座向跨中、 由外侧向内侧对 称加载, 即按照图 6( 1 号桥主跨加载布置图) 的编号 从 至 ! 顺序加载 , 分为三级进行 ; 卸载时正 好相 反, 从跨中向支座、 由内侧向外侧进行, 即从 ! 至 顺序卸载, 一次卸载完毕。表 1 是 1 号桥主跨分级 加载控制表。
2 荷载试验布置及控制 2 1 测点布置 挠度测点布置 : 由于桥梁跨度较大, 为此选取跨 中、 支座、 1/ 4 跨处布置挠度测点。通过这些挠度测 点 , 测试桥梁在各种试验 荷载工况作用下 的挠度。 根据铝合金结构变形较大的特点, 该桥挠度可能会 比较明显, 为了减少对桥下交通的影响, 因此在关键 控制点即跨中和 支座的测点采 用电子位移计 , 1/ 4 跨挠度测点采取高精度水准仪进行加载量测。图 4 是 1 号桥挠度测点布置图。
1 1 试验参数和条件 本次试验主要是对桥梁主跨的承载能力和施工 质量进行现场试验验证 , 根据设计要求, 荷载试验主 要进行主跨的静载和动载试验。其中静载主要测试
第一作者 : 杨建国 , 男 , 1972 年 10 月出生 , 高级工程师。 收稿日期 : 2009- 03- 20
工业建筑
2009 年第 39 卷增刊
在主跨满载工况下跨中和支座的杆件应力/ 应变, 以 及测试结构跨中挠度; 动载主要测试空载下的桥梁 主跨自振频率和 1/ 3 荷载下的结构自振频率。试验 采用专用铝合金应变片对杆件 的应变进行实 时量 测, 采用电子位移 计对跨中和支座 形变进行量测。 动载通过采集不同工况下的结构振动加速度来求解 结构不同自振频率。 1 2 荷载流程 结合动载试验内容和现场试验条件的要求, 试 验过 程 分 为 三 级 加 载 和一 级 卸 载 进 行 , 分 别 是 0 33 P 、 0 67P 、 1 0P( P 是设计人群荷载值 ) 和卸载 至空载。图 3 是荷载试验流程图。 1 3 荷载试验终止条件 为确保加载过程中桥梁的安全性 , 在加载过程 中随时对桥梁进行实时监控, 在分级加载试验过程 中发现如下任何异常或应变变化数率异常的情况应 立即停止加载, 并根据情况及时进行卸载或支护处 理, 及时上报同时分析原因, 根据分析结果决定下一 步行动方案。 1) 荷载下控制测点变位超过规范理论计算值 L / 800 时[ 2] ; 2) 控制杆件应变测点超过设计限值时 ; 3) 测点参数 - 加载量之间的关系出现过大增 长速率时 ; 4) 加载过程中结构出现横向不稳定情况时 ; 560
桥梁主体是由高 强铝合金杆件组成的桁架结 0 引 言 本工程是北京市西单商业街新建 1 号铝合金人 行天桥( 平立面布置见图 1 和图 2) , 桥梁横跨西单 北大街, 南临西长安街, 是连接南北商业区的重要通 廊, 人员流量非常大 , 是奥运配套工程。桥梁主体材 料采用高强铝合金 , 连接方式主要以普通不锈钢螺 栓连接, 属于新材料、 新工艺工程。该桥是迄今为国 内规模最大的铝合金结构人行天桥。相对应钢结构 而言 , 铝合金材料具有轻质、 自防腐等特点, 能够满 足一些特殊条件的要求, 但是关于铝合金的设计及 施工规范或标准在国内还处在起步阶段, 尤其针对 铝合金桥梁的施工及成桥检测试验 , 还缺少相关的 技术标准和规范。本文通过该铝合金天桥的荷载试 验的分析及总结 , 对铝合金桥梁结构的特性及承载 能力进行了分析 , 并对铝合金桥梁的施工验收提供 了一定依据。
比较大。为保证人行天桥今后的安全使用 , 需要对该人行天桥进行荷载试验 , 全面检验铝合金桥梁的设计、 施 工质量和承载能力。并且该天桥属于新材料、 新工艺 , 迄今国内还 没有关于铝合金桥梁的施工及验收规范 , 同 时也缺乏相应的荷载试验规范 , 因此本次 荷载试 验及性能 分析能 够对相 关的铝 合金结 构工程 和类似的 桥梁 工程起到积极的借鉴意义。 关键词 : 铝合金结构 ; 人行桥梁 ; 荷载试验 ; 承载能力
第一级 1 1 17 2 0 9 - 0 1 - 0 2 0 8 15 1 0 8 - 0 4 - 0 3 - 13 - 12 - 12 - 11 第二级 1 7 35 1 1 9 - 0 3 - 0 3 1 5 31 8 1 6 - 0 5 - 0 5 - 27 - 24 - 23 - 23 第三级 2 9 51 8 2 8 - 0 5 - 0 5 2 2 46 5 2 3 - 0 7 - 0 8 - 38 - 37 - 34 - 31 卸载 0 3 6 3 0 4 0 0 0 2 7 1 0 2 0 0 - 2 - 3 - 2 - 2
西单铝合金桁架人行天桥荷载试验及承载能力分析
杨建国1 吴利权1 王永焕1 姚常华2 王小军2 银秀忠2
100032) ( 1 中冶集团建筑研究总院 , 北京 摘 100088; 2 西单商业 区环境整治工程指挥部 , 北京
要 : 西单商业街新建 1 号天桥为铝合金桁架结构形式 , 横跨 西单北大街 , 紧邻 西长安街 , 人员 通行量
两主桁架的荷载
表2
加载等级 测点 1 测点 2 测点 3 测点 4 测点 5 a- 北桁架 ; b - 南桁架 图5 1 号桥纵向桁架应变测点布置 测点 6 测点 7 测点 8 测点 9 测点 11 测点 12 测点 13 测点 14 测点 15 测点 16 测点 17 测点 18 测点 19 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
- 6
10- 6 , 换算应力值为 25 M Pa,
a- 测点 6; b- 测点 8 图7 1 号桥纵向桁架测点荷载 应变曲线
( 1 Centra l Research Institut e o f Building and Construction o f M CC G roup, Beijing 100088, China; 2. Xidan Business Distr ict Env iro nment M anagement Pr oject H eadquarters, Beijing 100032, China) Abstract: T he N o . 1 pedestr ian ov ercro ssing , best riding o ver the No rth Xidan Ro ad and clo se to W est Chang 'an Ro ad, is a truss br idge of aluminum alloy w ith huge traffic F or safety it is necessar y to ver ify the car ry ing capacity of the new br idg e by the lo ading test, as w ell as to check the const ruct ion quality H it her to there are no any code or specificatio n o f co nstr uction and test o f aluminum alloy that is a new str uctur e method and mater ial fo r N o. 1 br idg e T he loading test of the bridge may offer the useful ex per ience for similar bridg es and the other pr ojects of alum inum allo y Keywords: aluminum alloy ; pedestrian br idg e; load testing; ca rr ying capacity
Indust rial Const ruct ion V ol. 39, Supplement, 2009
构 , 主体结构主要由南北两个纵向主桁架组成。桥 梁主跨跨径 38 1 m, 桥宽 8 0 m, 设计人群荷载为 3 6 kP a[ 1- 2] , 结构平面布置如图 1 所示。其中桁架 杆件采用 AW 6082 T 6 型铝合金, 材料弹性模量为 70 GPa, 材料的屈服强度和极限强度设计值分别为 260 M Pa 和 310 M Pa, 在充分发挥材料轻质特性同 时 , 也能够保证材料具有高强特性。 1 荷载试验内容