基于静载试验的贝雷梁临时便桥力学状态研究.pdf

收藏

编号:20181111081359583216    类型:共享资源    大小:2.06MB    格式:PDF    上传时间:2019-02-16
  
3
金币
关 键 词:
基于静载试验的贝雷梁临时便桥力学状态研究 贝雷梁 临时便桥 力学状态的研究 静载试验 贝雷梁便桥
资源描述:
◎SHANGHAI碰———————————————_坷圈 基于静载试验的贝雷梁临时 便桥力学状态研究 史正洪1,孙九春2 (1.上海黄浦江大桥建设有限公司,上海200090;2.腾达建设集团股份有限公司,上海200122) 摘要: 贝雷梁作为临时便桥和支架已经广泛应用于在工程实践,但是对加强型贝雷梁实际力学状态的研究较少。就此以浦东大 道九号桥临时便桥的静载试验为背景,研究了贝雷梁加强弦杆与桁架之间的协同受力问题,试验结果表明:由于销轴、销孔间空隙 的存在,加强弦杆与桁架之间并没有完全协同受力,结构的实际抗弯几何特性小于理论值,也即理论计算是偏于不安全的,应当引 起足够的重视。 关键词: 贝雷;静载;试验;协同 I概述 浦东大道九号桥临时便桥为九号桥原位改建时所 建立的临时交通通道,为下承式桁架桥,车行道与人非 车道分开建造。车行道便桥上部结构为多跨连续方 案,采用标准下承式321式贝雷桁架,梁高1.5 m,跨 径布置为2×21+27+18=87 ITI,横断面布置为0.45 (边桁架宽度)+4.0(行车道)+0.95(中间桁架宽度) +4.O(行车道)+0.45(边桁架宽度)一9.85 m;车行道 每侧采用单层双排加强型桁架,如图l、图2所示。设计 荷载为汽--20级,设计行车速度15 km/h。 c]-* Pn 1 R 000 P1 27 000 P1 21 000 P、 21()rm Pj 图1 临时便桥立面图 图2临时便桥横断面图 本桥建成于2009年,设计使用年限为2年,目前 已超过了设计年限,需要进行静载试验以确保结构的 安全性。静载试验的目的是通过对桥梁进行加载试 验,检测主要测试断面在试验荷载下的变形和应力指 收稿日期:201 3-07—16 40上踢么姥No.3 2013 标,判断桥梁的实际承载能力是否满足使用要求。 2加载方案 2.1加载荷载等级的确定 考虑到该桥设计荷载为JTJ021—1989《公路桥涵 设计通用规范》中的汽车一20级,故本次试验的相关 计算仍然参照已废止的JTJ021-1989《公路桥涵设计 通用规范》和JTJ023—1985《公路钢筋混凝土及预应力 混凝土桥涵设计规范》进行。现场检测表明:该桥与原 设计有所差别。 (1)结构体系。设计资料明确机动车便桥上部结 构为“四跨简支桁架梁”,而现场检测表明该桥上部结 构为四跨连续桁架梁体系。 (2)设计荷载等级。设计资料明确机动车便桥设 计荷载为汽车一20级,而目前该桥桥头设置有15 t限 载标志,管理单位已经降低了桥梁的使用荷载等级。 综合考虑以上因素,为了保证安全,试验采用连续 桁架梁体系计算模型,保证与真实情况一致;不按照原 设计荷载汽车一20级进行试验,而是将荷载等级降低 至汽车一15级来进行试验。这一方面控制了试验荷 载大小,防止结构出现意外损伤,另一方面又与桥梁目 前实际限载情况相匹配。 2.2加载控制指标的确定 试验前的检算表明:由于该桥各跨均为等截面布 置,全桥结构受力控制指标为第二跨(27 1TI跨)的跨中 正弯矩(见图3),为此选取受力最为不利的第二跨 (27 m)和桥面损坏最严重、汽车冲击作用最大且有部 万方数据 一一—-一◎分拉杆失效的第一跨(18 m)进行加载试验。图3汽车一15级作用下桥梁弯矩包络图根据结构分析结果,分别对桥梁的第一跨和第二跨进行试验,均按跨中最大正弯矩加载,该桥静载试验 效率系数见表1~。 表1静载试验效率 试验弯矩 设计弯矩 试验荷载作用下 工况 荷载效率 /kN·m一1 /kN·m一1 最大计算挠度/mm 第一跨跨中 788 919.2 0.86 7.4 最大正弯矩 第二跨跨中 973 1 175.0 O.83 1 5.2 最大正弯矩 2.3挠度测点布置 试验跨为第一跨和第二跨,根据连续梁的受力特 点,将挠度测点布置在第一、二和三跨,测试断面分别 为支点、四分点断面和跨中,每个断面横向布置2个测 点,采用全站仪自动化测量,测点布置如图4、图5 所示。 图4挠度测试断面布置 图5挠度测点布置 2.4应力测点布置 选取第一跨跨中、1号墩顶和第二跨跨中三个截 面测试主要杆件的应力,测点均布置在西侧的两片桁 架的弦杆上,如图6、图7所示。由于该桥第二跨距离 水面较高,应力测点布置难度较大,因此在A截面布 置了8个应力测点,测试了上下层弦杆的所有8根杆 件应力,B断面和C断面则测试了弦杆4根杆件的应 力,图8给出了应力测试的测点具体测点布置。 堕一 ^ l : 图6应力测试断面 刍F|卜 ^]F罩卜 ]F刁F ]F jF 3[3[ 3[3[ 图8应力测点布置详图 3试验结果分析 3.1 第一跨校验系数分析 根据《公路旧桥承载能力鉴定方法》规定,为了检 验试验荷载作用下各截面测点的效应实测值与相应的 计算值的差异,采用测点效应校验系数叼进行检验: 12S e/S s 式中:S。为试验荷载作用下量测的弹性变位(或应力) 值;S。为试验荷载作用下的理论计算变位(或应力)值。 校验系数T】是评定结构工作状况及确定桥梁承载 能力的一个重要指标,一般要求效应校验系数Tl不大 于1.0。试验荷载下对应测试截面挠度实测值、理论 值和校验系数见表2,对应测试截面应力实测值、理论 值和校验系数见表3。 综合表2和表3中的数据可见,主要断面挠度的 校验系数在2.01~3.21之间,均大于1.0,主要测点 应力的校验系数在0.10“--1.54之间,部分杆件的应力 校验系数大于1.0,说明结梅的承载能力不足,实测应 力在各个杆件的分布也不均匀。 No.3 2013上冯么堍41 荸|{||蚕兰 旦墨 卜■●■●■■薯基 万方数据 ◎一Ⅷ一一表2主要截面挠度实测值、理论值和校验系数(以下挠为正) 测点 实测弹性 理论值 校验工况 断面 位置 变形值/mm /mm 系数目东侧主粱 14.9 7.4 2.0l3—3第一跨跨中 西侧主梁 15.2 7.4 2.05最大正弯矩 东侧主粱 一7.8 —2.8 2.797—7 西侧主粱 一9.0 —2.8 3.21表3试验荷载下主要截面应力实测值、理论值和校验系数 (以受拉为正) 实测弹性 理论值 校验 工况 断面 测点号 应力值/MPa /MPa 系数1l A_1 —2.8 —27.6 0.10 A一2 —44.7 —31.1 1.44 A一3 40.7 31.6 1.54 A—A A一4 13.6 31.2 0.44 A一5 —5.2 —27.6 0.19 第一跨跨中 A-7 48.1 31.6 1.52 最大正弯矩工况 A一8 23.0 31.2 0.74 B1 2.8 14.5 O.19 B·2 —6.3 —15.6 O.40 BB B·3 8.0 14.5 0.55 B-4 —18.7 —15.6 1.12 主要测点挠度校验系数均大于1.0说明该桥承载 能力不足,刚度不够,实测应力结果证明该桥刚度不足 的主要原因是桁架梁的各杆件协同受力性能不够,该 类桥的结构形式为双排单层加强型(DSR),比标准的 贝雷梁加强了一层弦杆,图9中给出了此类构件的示 意图‘1。。 J L】 【 J L J L 一 j I-j 1亡 j t j ___—— ___—— 图9非加强型与加强型贝雷架横断面布置示意图 表3的数据表明,加强弦杆并没有完全的协同受 力,以A断面为例,桁架下弦的加强弦杆应力只有 13.6 MPa和23.0 MPa,大大低于贝雷梁弦杆的应力 值(40.7~48.1 MPa);从横向分布看,靠近车行道一 42上冯么l钮No.3 2013 侧的桁架的相同位置测点的实测应力普遍大于外侧桁 架,说明由横梁传递来的应力没有完全相同的分配给 两榀桁架。 3.2第二跨校验系数分析 试验荷载下对应测试截面挠度实测值、理论值和 校验系数见表4,对应测试截面应力实测值、理论值和 校验系数见表5。 表4主要截面挠度实测值、理论值和校验系数(以下挠为正) 实测弹性 理论值 校验 工况 断面 测点位置 变形值/mm /mm 系数1) 东侧主梁 一10.2 —2.5 4.08 3—3 西侧主梁 一9.7 —2.5 3.88 第二跨 东侧主梁 36.1 15.2 2.38 7—7 跨中最大正弯矩 西侧主梁 31.0 15.2 2.04 东侧主梁 一11.0 —3.2 3.44 11一11 西侧主粱 一11.8 —3.2 3.69 表5试验荷载下主要截面应力实测值、理论值和校验系数 (以受拉为正) 实测弹性 理论值 校验 工况 断面 测点号 应力值/MPa /MPa 系数目 B-1 2.9 18.9 0.15 B2 —21.2 —26.0 0.82 融B E卜3 4.2 18.9 0.22 第二跨 B-4 一13.9 一Z6.0 0.54 跨中最大正弯矩 c_1 —22.8 —34.6 0.66 ('.2 64.2 37.6 1.7l C—C C-3 —24.O 一34.6 0.69 C-4 61.2 37.6 1.63 综合表4和表5中的数据可见,主要断面挠度的 校验系数在2.04~4.08之间,均大于1.0,主要测点 应力的校验系数在0.15~1.71之间,部分杆件的应力 校验系数大于1.0,说明结构的承载能力不足,实测应 力在各个杆件的分布也不均匀。 主要测点挠度校验系数均大于1.0说明该桥承载 能力不足,刚度不够,实测应力结果证明该桥刚度不足 的主要原因是桁架梁的各杆件协同受力性能不够。第 二跨跨中断面加强弦杆并没有完全的协同受力,以C 断面为例,桁架上弦的加强弦杆应力只有一22.8 MPa 和一24.0 MPa,校验系数只有0.66~0.69,而贝雷梁 弦杆的应力值为61.2 MPa和64.2 MPa,校验系数达 1.63~1.71。 万方数据 一一—潲◎4 刚度检验 对第一跨和第二跨加载时桥梁整体变形情况分别绘于图lO和图11。 ;。0厂——一————■———————=网姜i0_l_I\ /』~。-~—一一!挈芦f蠢荒蠢‘/一~~一一一‘孑【 一15} ’ 长度/mI-20【.....· 一·..,........,.......·.,....:.....:::..:,一图10 第一跨跨中最大正弯矩加载时桥梁整体变形图 (零点为桥粱南端) 30 20 ∈10 暑 () 囊一-:18 、P一30 -40 —5() 图 ?:+一~k—~—, .,,+t一一+——;;li荟磕i『I 【 一 . ·实测值 。 长度/n, 0 10 20 30 40 50 60 70 11 第二跨跨中最大正弯矩加载时桥梁整体变形图 (零点为桥梁南端) 由以上图表可以看出,各工况试验荷载作用下主 梁实测线形和理论线形趋势一致,线形曲线光滑、无突 变,但是实测值均大于对应的理论值,说明主桥刚度 偏低。 5 结语 由上述分析可知,不同杆件的应力校验系数差别 很大,说明结构主要受力杆件协同受力性能不好,而挠 度的理论计算值是根据所有杆件完全共同受力而得出 的,这也是导致挠度校验系数偏大的原因之一。结构 的整体刚度不足,两个试验跨刚度均不满足原设计汽 车一20级的荷载要求,第二跨刚度不满足汽车一15级 的荷载要求。综合检测结果,判定该桥结构强度符合 设计要求,但是结构刚度不足导致行车时桥梁变形较 大,主要原因是桥梁各主要受力杆件共同受力性能不 足,应采取措施加强构件连接、提高刚度。 从该试验中可以看出加强弦杆与贝雷桁架本身并 未象计算理论所假定的那样共同受力,这就导致贝雷 梁实际的几何特性小于理论值,从而使得结构的理论 值小于实际值,结构计算偏于不安全。因此当贝雷梁 便桥的安全系数较小或者贝雷桁架的使用时间较长 时,对加强型弦杆的使用应慎重。根据文献[1],理论 上讲单排单层加强型贝雷桁架的抗弯惯性矩与单排双 层不加强型的惯性矩基本一致,作为临时结构使用时 相同荷载作用下两者的挠度应该基本一致,但在实践 中前者往往大于后者,特别是对于使用次数过多的贝 雷梁,加强弦杆与贝雷桁架的协同受力性能更差,挠度 远大于计算值。而双层贝雷架的连接处恰好位于截面 中性轴处,弯曲应力为零,如图12所示。因此两榀贝 雷架间的微小滑动并不影响整个结构的受力,结构的 实际几何特性更接近于理论值,也即该种结构的理论 与实践是趋于一致的,对于一些挠度控制较为严格的 临时结构可以优先选用双层非加强型贝雷梁代替单层 加强型贝雷梁。 图12单排双层型贝雷梁横截面中性轴应变 参考文献: [1]黄绍金,刘陌生.《装配式公路钢桥多用途使用手册》[M]. 北京:人民交通出版社,2002.3。 (上接第24页) 《上海公路》投稿须知(二) 5来稿文责由作者(第一作者)自负,对刊用稿件,本 刊有权作文字性修改和删节,如不同意,请事先声 明;另请作者自觉遵守职业道德,请勿一稿多投;本 刊审稿周期一般为2~3,个月,如3个月后,未接本 刊通知,作者有权将来稿另行处理,凡未刊用的稿 件,一律不退,请作者自行留底。 6本刊已许可本刊合作单位以数字化方式复制、汇 编、发行、信息网络传播本刊全文,相关著作权使用 费与本刊稿酬一次性给付。作者向本刊提交文章 发表的行为视为同意我刊上述声明。 7在文稿末尾除写明作者简介(包括:姓名,出生年 份,性别,职称,最后学历)。如果论文涉及的是有 关基金项目的研究内容,须特别写明:基金或资助 机构的名称,项目编号。同时勿忘留下通信地址及 联络方式. 8来稿一律采用电子投稿方式,投稿邮箱:shgl@ shts.org。 No.3 2013上踢么堍43 一 ‘: 一 wjijjjj小卜竹址 一 万方数据
展开阅读全文
  皮皮文库所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
0条评论

还可以输入200字符

暂无评论,赶快抢占沙发吧。

关于本文
本文标题:基于静载试验的贝雷梁临时便桥力学状态研究.pdf
链接地址:http://www.ppdoc.com/p-10931141.html
关于我们 - 网站声明 - 网站地图 - 资源地图 - 友情链接 - 网站客服客服 - 联系我们

copyright@ 2008-2018 皮皮文库网站版权所有
经营许可证编号:京ICP备12026657号-3 

收起
展开