某公路桥梁承载能力荷载试验评定分析

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2. 5. 2 试验量测方案
1) 桥梁挠度和支座沉降。 在各试验工况下,加载前、加载中和卸载后,对桥梁挠度进行 测量。桥面挠度测点分别位于桥梁试验跨的 L /8,L /4,3L /8,跨
挠度测点位置 实测最大挠度值 / mm 实测残余挠度值 / mm
最大残余 应变测点梁编号 实测最大应变值 / με 实测残余应变值 / με
2. 2 试验对象的选择
对于结构形式与跨度相同的多孔桥跨结构,可选择具有代表 性的一孔或几孔进行加载试验,另外试验跨的选取一般还应考虑 以下条件:
1) 该试验孔的受力状态最不利; 2) 该试验孔的病害和缺陷比较严重; 3) 该试验孔便于搭设脚手支架,布置测点及加载。 该桥为五等跨简 支 梁 桥 结 构,根 据 桥 梁 病 害 和 缺 陷 调 查,结 合动测结果和现场条件,选第 5 跨进行静载试验。
跨中截面 160 204 -2 0. 78
L /4 截面 79 112 5
0. 70
支座截面 12 20 -3 0. 60
80 160 160
80 160 160
3.6 1.4 5.0
3.6 1.4 5.0
b)工况 2,4 L/4 最大弯矩时的车载布置
控制截面主要测点的应变校验系数在 0. 60 ~ 0. 78 之间,均小 于 1,根据 JTG / T J21-2011 公路桥梁承载能力检测评定规程 8. 2. 1 条,校验系数 ζ < 1 时,代表桥梁的实际状况要好于理论状况,判 定该桥承载能力可满足要求。
位置 L /4 跨中 3L /4
实测值 / mm 4. 28 6. 01 3. 77
理论值 / mm 5. 03 7. 29 4. 89
残余变形 / mm 0. 18 0. 11 0. 16
校验系数 0. 85 0. 82 0. 77
各种工况荷载下,挠度校验系数均小于 1,平均值为 0. 84,根 据 JTG / T J21-2011 公路桥梁承载能力检测评定规程 8. 2. 1 条,校 验系数 ζ < 1 时,代表桥梁的实际状况要好于理论状况。从表 2 中 可以看出,最大挠度为 6. 01 mm,相当于挠跨比为 1 /3 300,满足规 范要求。
·223·
模型理论值对比见表 1。
表 1 自振频率实测值与理论值对比
Hz
自振频率现场实测值 有限元模型自振频率( 修正前) 有限元模型自振频率( 修正后)
5. 76 6. 81 5. 69
从表 1 中可看出,修正后的模型与实测结果吻合较好,可以 用于计算理论值与静载试验中的实测值进行对比。
2. 5 静载试验
第 38 卷 第 17 期
·222· 2 0 1 2 年 6 月
山西建筑
SHANXI ARCHITECTURE
Vol. 38 No. 17 Jun. 2012
文章编号: 1009-6825( 2012) 17-0222-03
某公路桥梁承载能力荷载试验评定分析
肖天崟 韩建刚 高洪波
( 海南大学土木建筑工程学院,海南 海口 570228)
第 38 卷 第 17 期
·224· 2 0 1 2 年 6 月
山西建筑
SHANXI ARCHITECTURE
Vol. 38 No. 17 Jun. 2012
文章编号: 1009-6825( 2012) 17-0224-03
大 跨 径 PC 连 续 刚 构 桥 下 挠 控 制
刘 洋 彭小明 秦建军
表 4 试验跨测点的最大残余变形( 应变)
9 1.8 1.8 1.8 0.9
15.3
15.3
d)工况 3,4 偏载横向布置 注:尺寸单位为 m,轴重单位为 kN
图 3 试验跨静载布置方案 工况 1: 跨中最大弯矩与挠度( 中载) ; 工况 2: L /4 最大弯矩 ( 中载) ; 工况 3: 跨中最大弯矩与挠度( 偏载) ; 工况 4: L /4 最大弯 矩( 偏载) 。
2. 1 桥梁概况
某 5 跨 20 m 装配式钢筋混凝土简支 T 梁桥,总宽 30. 6 m,其中 行车道宽度 15 m,如图 1 所示。T 梁标准跨径 20 m,梁长 19. 96 m。 每跨设 18 根 T 梁,T 梁腹板厚 18 cm,顶板厚 11 cm,T 梁间距 1. 6 m, 梁高 1. 3 m。每跨设 5 道横隔板,横隔板腹板厚 15 cm,高 1. 0 m。
最大残余
J3 4. 28 0. 18 0. 04 7号 123
9 0. 07
J5 6. 01 0. 11 0. 02 8号 131
12 0. 09
J7 3. 77 0. 16 0. 04 9号 125 12 0. 10
实测数据及其分析结果表明: 该桥工作性能尚好,检测指标 均能满足设计规范及检测评定规程的要求。
2. 6. 3 残余变形( 应变)
各试验工况荷载 下,对 试 验 跨 进 行 了 残 余 变 形 观 测,最 大 残
12.6 15.3
1.8 1.8 1.8
12.6 15.3
c 0. 02 ~ 0. 04 之间,最大残余应 变与相应的最大应变的比值在 0. 07 ~ 0. 10 之间,如表 4 所示,均 小于《公路桥梁承载能力检测评定规程》规定的 20% 。说明该桥 的弹性工作状况较好,与设计理论的假设条件接近。
文献标识码: A
0 引言
随着我国高速公路建设的快速发展,连续刚构桥以其地形适 应性强、抗扭性能 好 和 施 工 工 艺 成 熟 等 特 点,在 我 国 交 通 建 设 领 域发挥着日益重要的作用。但随着跨径的加大,近年来国内外大 跨径预应力混凝土梁桥出现了一些普遍性的病害,其中主梁下挠 就是较突出的问题之一。这不仅影响了结构的正常使用,而且还 可能危及结构的 安 全。因 此,下 挠 已 阻 碍 了 连 续 刚 构 桥 的 发 展。 本文根据桥梁结 构 下 挠 的 内 因,理 论 研 究 结 合 工 程 实 践,从 设 计 角度提出减小大跨径混凝土连续刚构桥长期变形的建议。
图 1 某简支 T 梁桥 该桥交通量较大,大型运输车辆多,超载现象较为严重,从而 对桥梁产生了较 大 的 危 害。大 桥 竣 工 运 营 至 今,存 在 诸 多 病 害,
图 2 试验跨有限元模型
2. 4 动载试验及模型修正
本例采用以脉动法为激励方法的动载试验。这种微振动是 由附近地壳的微小破裂和远处地震传来的脉动所产生的,或由附 近的车辆、机器的振动所引发。通过把记录到的脉动记录曲线进 行频谱分析,可以 得 出 结 构 的 自 振 频 率,从 而 对 有 限 元 模 型 进 行 修正。
中图分类号: U441. 2
文献标识码: A
1 荷载试验评定概述
荷载试验评定方法是在桥梁结构鉴定中应用历史最长,最为 有效的评定方法。其主要优点是直观、可靠,在旧桥的评定中,多 用于桥梁实际工作状态不明确情况下的评定和研究工作,以弥补 根据外观调查评定和以分析计算为主的评定方法的不足[1]。
桥梁荷载试验包括静载试验和动载试验。 静载试验通过对桥梁施加静力荷载作用,测定桥梁结构在试 验荷载作用下的 结 构 响 应,包 括 挠 度 和 应 变,将 实 测 值 与 理 论 值 作相似条件下 的 对 比 分 析,以 校 验 系 数 作 为 指 标 参 数 和 衡 量 标 准,进而评估桥梁实际承载能力和实际状况。 要评定桥梁的承载力,必须要有理论计算值,结构复杂时,需 要建立有限元模型。有限元模型是根据结构设计图纸或现场测 量数据建立的,其 中 隐 含 了 较 多 的 理 想 化 假 定 和 简 化,根 据 此 有 限元模型计算的结构动力特性和动力响应往往与现场试验结果 不能很好的吻合。当模型计算结果与实际测量结果有较大出入 时,就需要对有限元模型进行修正。可利用动载试验检测结果对 有限元模型修正,修 正 对 象 为 模 型 中 的 构 件 几 何 参 数、物 理 力 学 参数以及约束条件,使按照修正后的模型计算的动力特性与试验 结果吻合。 本文实例根据动载试验得到桥梁的固有频率,与动力冲击系 数,对有限元模型进行修正,利用修正后的有限元模型,结合静载 试验数据对桥梁进行承载力评定。
2. 3 计算模型
确定了试验对象 之 后,要 进 行 试 验 桥 跨 的 理 论 分 析 计 算,理 论分析计算是加载方案、观测方案及试验跨性能评价的基础和依 据。因此,理论分析 计 算 应 采 用 可 靠 的 计 算 方 法 和 工 具 ,以 使 计 算结果可靠。本实例由于缺乏设计施工图纸资料,只能通过现场 测绘图纸建立模型,采用 SAP2000 建模,Shell 单元模拟,模型如图 2 所示。
( 中交公路规划设计院有限公司,北京 100088)
摘 要: 为了有效解决大跨径 PC 连续刚构的下挠问题,从设计角度出发,结合荷载平衡概念,采用恒载零弯矩法配置预应力钢束,
有效地控制了结构下挠,经实践证明这种技术可行有效,从而保证了桥梁结构的安全可靠。
关键词: 连续刚构桥,下挠控制,基本原理
中图分类号: U448. 23
2) 应变测量。 跨中截面、L /4 截面、支座截面作为应变测试截面,在各片 T 梁的控制截面位置处的腹板和底板上布置应变测点。
2. 6 静载试验结果分析与评定
2. 6. 1 挠度测试结果
以工况 1 为例,试验荷载作用下桥梁挠度实测值与理论值的 比较见表 2。
表 2 挠度测点实测值与理论值的比较
工况 1
按照 JTG / T J21-2011 公路桥梁承载能力检测评定规程 8. 1. 2 条的要求,加载效率系数的要求为 0. 95≤效率系数 ηq ≤1. 05。根 据结构计算和现场条件,将试验跨的跨中截面、L /4 截面、支座截 面作为应变测试截面。
2. 5. 1 试验加载方案
试验采用 4 辆 400 kN( 40 t) 双后轴载重车。前轴距中轴 3. 6 m, 中轴距后轴 1. 4 m; 前轴重 80 kN; 中轴重 160 kN; 后轴重 160 kN。
摘 要: 应用新近发布的 JTG / T J21-2011 公路桥梁承载能力检测评定规程中荷载试验评定方法评估某公路桥梁承载能力,通过动
载试验获得桥梁固有频率,修正有限元模型,然后将静载试验实测挠度、应变与理论计算值对比得出校验系数,最终评定桥梁承载
力,为桥梁检测提供了理论依据。
关键词: 公路桥梁,承载力评定,静载试验
试验跨上布置 4 个测点,现场采样频率为 50 Hz,持续记录时 间 15 min。通过频域分析,可得到自振频率的实测值,与有限元
收稿日期: 2012-03-02 作者简介: 肖天 (1978- ) ,男,讲师
第 38 卷 第 17 期 2012 年6 月
肖天 等:某公路桥梁承载能力荷载试验评定分析
3 结语
通过对大桥外观检查、结构理论验算、桥梁第 5 跨进行静载 试验测试及全桥动载试验测试,试验结果表明该桥承载能力可满 足要求。但桥梁下部承重结构等主要部件存在较严重的病害,使 用性能及耐久性 较 差,考 虑 到 该 桥 所 处 路 段 重 车 较 多,建 议 采 取 措施对桥梁进行修复加固。本文探讨了桥梁承载力评定的方法,对
2 某简支 T 梁旧桥的荷载试验评定
如: 桥梁伸缩缝损坏,导致渗水锈蚀钢材; 桥面混凝土龟裂雨水浸 入,造成局部混凝土破坏; 桥面板下缘漏水严重等情况。
由于大桥所属路 段 欲 修 高 等 级 公 路,提 高 了 原 有 荷 载 等 级, 为了确保大桥的使用安全,需要对桥梁的安全性和健康状况做出 评价,并针对桥梁病害提出相应的整治措施。这就要求对该桥进 行全面的外观检查和必要的仪器检测,由于该桥原始设计施工资 料不全,故通过静载试验确定其承载能力和使用性能非常必要。
安排 4 个试验工况,检测试验跨控制截面承受对称或偏载时 的内力变化情况。把试验用车布置在适当的位置,使测试截面产 生的结构内力达到设计荷载产生的最不利内力效应值。按以上 原则,确定各工况下的试验车辆载位布置情况见图 3。
中,5L /8,3L /4,7L /8 的桥面中轴线上,加上在两端支座处设置的 支座沉降观测点,共计 9 个挠度测点,采用精密水准仪观测。基准 点设在桥外,量测内容为各级荷载下的变形及卸载后的残余变形。
2. 6. 2 应变测试结果
80
160 160
80 160 160
以工况 1 为例,试验荷载作用下桥梁测试截面应力实测值与 计算值比较见表 3。
表 3 应变测点实测值与理论值的比较
5.0
3.6 1.4 4
3.6 1.4 1.0
a)工况 1,3 跨中最大弯矩时的车载布置
工况 1
说明 实测值 理论值 残余应变 校验系数
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