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摘要:本文通过实例分析对桥梁静载试验进行了详尽分析,供大家参考借鉴。
关键词:桥梁;梁静载试验;分析
1桥梁概况
该桥梁全长5 4.3 m,桥面宽7.5m,桥梁设计车速为20km/h,设计荷载为公路Ⅱ级,地震基本烈度为7度,设计基本地震加速度值为0.10g,设计基准期为100年。桥梁墩台采用钻孔灌注桩基础,桥面板采用跨径5×10m的现浇C50钢筋混凝土连续板梁,桥面铺装为C40防水钢筋混凝土。
2检测方法及内容
静载试验检测法主要是量测和桥梁性能相关的参数,如变形,挠度,裂缝,应变等。混凝土桥梁静载试验一般测試以下内容,结构竖向挠度,侧向挠度,扭转变形。针对竖向挠度,进行检测。观察裂缝是否出现,荷载在桥上加载时间控制至少5分钟,稳定变形值。
个别变形缓慢的桥梁观测点可能需要20分钟以上。在理论计算基础上,对桥梁进行静载试验,测定桥梁结构的静应变、静挠度,进行理论值和实际值比较,以此检验结构的实际工作性能、安全度,并对桥梁的实际承载力和实际刚度作出可靠评价。静载试验主要针对结构关键截面的应变和位移,测量内容包括相应控制截面测点的位移及应变的实测数据及理论数据的比较;控制截面的最大应变和位移。
3静载试验及分析
静力试验荷载采用载重汽车进行等效加载。根据相关桥梁检测中的规定,桥梁荷载试验一般采用基本荷载,其中静力试验荷载的效率系数η取值范围为1.05≥η≥0.95。荷载布置考虑实际运营情况,反映桥梁关键截面内力情况。
4试验荷载的确定原则
加载位置和加载车数量根据以下原则确定。用尽可能少的加载车辆达到最合适的试验荷载效率;在满足荷载效率及达到试验目的的情况下,尽量简化加载工况;前后加载工况应互相兼顾,加载车辆合理调配。
5试验荷载与分级加载实施
试验时采用双后轴自卸车加载,加载工况,是根据设计荷载产生控制截面内力和变形的最不利效应换算,得出所需加载车辆数和加载位置。试验车辆用装载碎石压重,空车自重14t,加载后地磅秤重34t,前轴8t,后轴26t,前轴距3.5m,后轴距1.3m。采用DH3816静态应变采集仪,利用位移计量测挠度,应变片量测应变。
6测试截面与试验工况
测试截面。该桥为5 跨连续板桥,由于测试时桥下水面深度影响等因素,综合分析后,确定测试跨为边跨和第二跨,测试界面如图1所示,跨中截面S3和S6的最大正弯矩和挠度;内支点截面S4和S7的最大负弯矩和挠度;L/4截面S2和S5的弯矩和挠度。根据车辆加载时,对不同截面的桥面最不利荷载的情况可知,每种工况对应的所有截面测点可分为主要观测项目和次要观测项目。按照最不利荷载载的项目为主要观测项目,其它为次要观测项目。本试验主要考虑1/4跨和1/2跨处的最大正负弯矩和最大挠度为主要项目,其它截面为次要项目。
7试验工况。
按照1辆重车,1辆轻车和1辆重车,2辆重车,三种车辆选择情况,分别在截面S2、S3、S4、S5、S6和S7处加载,分别观测位移和应变。考虑较全面的结合实际可能运营情况,进行现场试验,工况多达十几种,由于篇幅限制,本文只针对其中1轻车1重车在某关键位置处加载的工况,举例描述分析。现场试验采取两辆车错开加载,1车在左侧行车道位于S5截面处,1车在右侧行车道位于S6截面处,车头方向相同。车辆分别在桥面中心线两侧的纵向和横向分布图,以中跨为例,测L/4处截面S5,L/2处截面S6,测量应变、挠度,支座左边处截面S7的挠度。通过转化计算,求得截面S6的最大正弯矩和截面S7的负弯矩。
8静载试验应变及挠度测试结果
已知设计使用汽车最大荷载作用下最大正弯矩769kN.m,设计使用人群最大荷载作用下最大正弯距41.6kN.m,设计总的最大正弯矩810.6kN.m,试验荷载作用下最大正弯矩753.3kN.m,试验荷载效率系数为0.929,满足规范要求。
由表1测试和计算数据如下,得知该工况下的相应控制截面测点的位移及应变的实测数据及理论数据的比较得到校验系数:λ=实测相对位移值/理论位移值,从测量数据可知,荷载作用截面的S5、S6处,分别得到位移0.5299mm和0.8870mm,比较相应测点理论值1.4979mm和2.1685mm,校验系数λ为0.3538和0.4090,均小于1,可知满足设计要求;最大应变为32me小于理论最大值67me,满足设计要求。对于荷载在第二跨时,边跨桥面发生变形可知,出现负值,满足变形协调要求。
9结论
在实际检测数据基础上,进行总结分析得出结论,除个别位移及应变实测值略大于理论值外,绝大部分的位移及应变实测值均小于理论值,校验系数平均值均小于1;在试验过程中观测到主要测点的挠度恢复良好,相对残余应变均小于20%,桥梁在弹性工作状态下。以上结论满足《公路桥梁承载能力检测评定规程》(JTG/T-2011)关于桥梁承载能力评定的要求。表明该桥的实际承载力能满足公路Ⅱ级荷载使用要求,且具有一定的安全储备。
关键词:桥梁;梁静载试验;分析
1桥梁概况
该桥梁全长5 4.3 m,桥面宽7.5m,桥梁设计车速为20km/h,设计荷载为公路Ⅱ级,地震基本烈度为7度,设计基本地震加速度值为0.10g,设计基准期为100年。桥梁墩台采用钻孔灌注桩基础,桥面板采用跨径5×10m的现浇C50钢筋混凝土连续板梁,桥面铺装为C40防水钢筋混凝土。
2检测方法及内容
静载试验检测法主要是量测和桥梁性能相关的参数,如变形,挠度,裂缝,应变等。混凝土桥梁静载试验一般测試以下内容,结构竖向挠度,侧向挠度,扭转变形。针对竖向挠度,进行检测。观察裂缝是否出现,荷载在桥上加载时间控制至少5分钟,稳定变形值。
个别变形缓慢的桥梁观测点可能需要20分钟以上。在理论计算基础上,对桥梁进行静载试验,测定桥梁结构的静应变、静挠度,进行理论值和实际值比较,以此检验结构的实际工作性能、安全度,并对桥梁的实际承载力和实际刚度作出可靠评价。静载试验主要针对结构关键截面的应变和位移,测量内容包括相应控制截面测点的位移及应变的实测数据及理论数据的比较;控制截面的最大应变和位移。
3静载试验及分析
静力试验荷载采用载重汽车进行等效加载。根据相关桥梁检测中的规定,桥梁荷载试验一般采用基本荷载,其中静力试验荷载的效率系数η取值范围为1.05≥η≥0.95。荷载布置考虑实际运营情况,反映桥梁关键截面内力情况。
4试验荷载的确定原则
加载位置和加载车数量根据以下原则确定。用尽可能少的加载车辆达到最合适的试验荷载效率;在满足荷载效率及达到试验目的的情况下,尽量简化加载工况;前后加载工况应互相兼顾,加载车辆合理调配。
5试验荷载与分级加载实施
试验时采用双后轴自卸车加载,加载工况,是根据设计荷载产生控制截面内力和变形的最不利效应换算,得出所需加载车辆数和加载位置。试验车辆用装载碎石压重,空车自重14t,加载后地磅秤重34t,前轴8t,后轴26t,前轴距3.5m,后轴距1.3m。采用DH3816静态应变采集仪,利用位移计量测挠度,应变片量测应变。
6测试截面与试验工况
测试截面。该桥为5 跨连续板桥,由于测试时桥下水面深度影响等因素,综合分析后,确定测试跨为边跨和第二跨,测试界面如图1所示,跨中截面S3和S6的最大正弯矩和挠度;内支点截面S4和S7的最大负弯矩和挠度;L/4截面S2和S5的弯矩和挠度。根据车辆加载时,对不同截面的桥面最不利荷载的情况可知,每种工况对应的所有截面测点可分为主要观测项目和次要观测项目。按照最不利荷载载的项目为主要观测项目,其它为次要观测项目。本试验主要考虑1/4跨和1/2跨处的最大正负弯矩和最大挠度为主要项目,其它截面为次要项目。
7试验工况。
按照1辆重车,1辆轻车和1辆重车,2辆重车,三种车辆选择情况,分别在截面S2、S3、S4、S5、S6和S7处加载,分别观测位移和应变。考虑较全面的结合实际可能运营情况,进行现场试验,工况多达十几种,由于篇幅限制,本文只针对其中1轻车1重车在某关键位置处加载的工况,举例描述分析。现场试验采取两辆车错开加载,1车在左侧行车道位于S5截面处,1车在右侧行车道位于S6截面处,车头方向相同。车辆分别在桥面中心线两侧的纵向和横向分布图,以中跨为例,测L/4处截面S5,L/2处截面S6,测量应变、挠度,支座左边处截面S7的挠度。通过转化计算,求得截面S6的最大正弯矩和截面S7的负弯矩。
8静载试验应变及挠度测试结果
已知设计使用汽车最大荷载作用下最大正弯矩769kN.m,设计使用人群最大荷载作用下最大正弯距41.6kN.m,设计总的最大正弯矩810.6kN.m,试验荷载作用下最大正弯矩753.3kN.m,试验荷载效率系数为0.929,满足规范要求。
由表1测试和计算数据如下,得知该工况下的相应控制截面测点的位移及应变的实测数据及理论数据的比较得到校验系数:λ=实测相对位移值/理论位移值,从测量数据可知,荷载作用截面的S5、S6处,分别得到位移0.5299mm和0.8870mm,比较相应测点理论值1.4979mm和2.1685mm,校验系数λ为0.3538和0.4090,均小于1,可知满足设计要求;最大应变为32me小于理论最大值67me,满足设计要求。对于荷载在第二跨时,边跨桥面发生变形可知,出现负值,满足变形协调要求。
9结论
在实际检测数据基础上,进行总结分析得出结论,除个别位移及应变实测值略大于理论值外,绝大部分的位移及应变实测值均小于理论值,校验系数平均值均小于1;在试验过程中观测到主要测点的挠度恢复良好,相对残余应变均小于20%,桥梁在弹性工作状态下。以上结论满足《公路桥梁承载能力检测评定规程》(JTG/T-2011)关于桥梁承载能力评定的要求。表明该桥的实际承载力能满足公路Ⅱ级荷载使用要求,且具有一定的安全储备。