公路桥梁工程静载试验研究

1理论计算

公路桥梁静载试验理论计算内容,重点针对桥梁横向分布系数,适用于本工程的计算方法为偏心压力法,以确定桥梁所需荷载大小及车辆布置方法。本次试验选用24t的自卸车,其前轴和后轴距离395cm,总量分别为8t和16t,1#、2#梁每梁安排两辆自卸车,且各梁的自卸车以纵向布置,经试验,得出1#、2#梁横向分布系数如下:1#梁:两辆自卸车贡献横向分布系数,偏载时为0.469和0.145,中载时为0.405和0.0875;2#梁:两辆自卸车贡献横向分布系数,偏载时为0.325和0.215,中载时为0.31和0.19。从以上试验数据看出,本桥梁车辆的横向分布系数中载时远小于偏载时,因此,确定本次试验只需要针对偏载时的情况进行。

2试验控制界面

为确保本次试验全面到位,在试验之前,必须布置好应变测点和挠度测点。其中应变测点的布置,笔者认为,运输工具的活荷载作用,主要通过桥面传递至预应力T梁上,包括拉力、剪力等在荷载应变,集中于跨中和支座的周围。因此,应变测点应布置在跨中和支座附近。其中,每跨的两片T梁均需将应变测点布置在其下缘位置,整个桥梁共布置36个。应变测点布置情况见图2。而挠度测点的布置,要考虑主体结构的型式,以及在荷载影响条件中的结构变形特征,紧扣桥梁的荷载工况进行布置,共布置了28个挠度测点(见图3)。

3试验荷载确定

在试验控制界面布置好之后,开始试验桥梁的承载力。试验荷载确定的原则为“等效”原则:(1)荷载条件中桥梁应力和设计荷载条件中桥梁应力相仿;(2)设计荷载作用中边梁受力在中梁应力之上。按照该原则,基于对称角度,重点进行一跨加载的计算[2]。具体方法为:1)车辆选用:自卸车4辆;2)轴距:395m;3)总重量:235.2kN(24t),前后轴分别为78.4kN(8t)和156.8kN(16t);4)计算条件:车辆荷载作用下,按最差条件布载,并选用2个车辆的技术指标,作为加载载位。通过试验荷载,在不同工况条件下,荷载效率系数为:边跨边梁跨中:上缘最大压应力的试验荷载效应为3.42MPa,设计荷载效应为3.44MPa,荷载效率0.994;下缘最小压应力的试验荷载效应为8.69MPa,设计荷载效应为8.65MPa,荷载效率1.005。中跨边梁跨中:上缘最大压应力的试验荷载效应为1.66MPa,设计荷载效应为1.68MPa,荷载效率0.988;下缘最小压应力的试验荷载效应为10.42MPa,设计荷载效应为10.38MPa,荷载效率1.004。从以上的荷载效率系数中不难看出:在试验荷载条件中,桥梁两跨的荷载,实际效应值与设计效应值相仿,其荷载效率大于80%,表示桥梁承载力达标。

4试验工况

参照图1,工况试验始于B联,再进行A联3跨工况的试验,共6跨,包括工况数量13个。在此选取其中前3个工况作为例子进行研究。工况1:在B联第3跨跨中上游交界位置,两辆用于试验的自卸车车并列停放,得出图4的工况。工况2:在B联第3跨跨中上游位置,选用4辆自卸车,分成两列,每列前后直线停放2辆,得出图5的工况。按照以上的方法,每次加载后,关闭自卸车5min,在桥梁恢复稳定之后,采集各项数据,在卸载10min后重新加载,最后确定各个梁号在不同工况条件下的实测值、计算值和检验系数,其中,A联最大挠度值在工况12,为6.02mm;B联最大挠度值在工况7,为4.89mm。2.5试验结果分析通过以上的静载试验,基本能够将桥梁结构承载力状态客观反映出来,进而判断桥梁的刚度、裂缝、强度和病害影响等。1)刚度分析。综合以上分析结果,可看出桥梁结构的挠度与刚度为反比关系,当自振频率在3Hz之上,桥梁刚度条件不佳,因此需要建立起桥梁刚度和阻尼比之间的关系,根据阻尼比的大小,调整结构耗散外部的输入能力,减缓结构的振动衰减速度。2)裂缝分析。桥梁承载力不足,外界荷载作用下,自然容易出现开裂情况,从本次桥梁承载力试验的结果特征,对桥梁的裂缝演变进行观测,发现桥梁结构在刚度不足时,存在诱发裂缝的可能性。其中要求在施工时,控制各个结构的裂缝产生,见表1。表1裂缝控制标准3)强度分析。根据各种卡条件下的应力检验系数大小可看出,大部分应力分布在0.5~0.9规范内,而且系数均小于1,说明整体桥梁结构的强度能够满足设计的要求,结构具备一定的安全储备。4)铺装层影响。桥面的铺装层,要考虑桥梁结构的受力影响,其应力和挠度的检验系数,在没有考虑铺装层时,分别大于0.1和0.2,在考虑铺装层之后,两个系数才在允许范围内,说明桥梁结构施工,必须重点兼顾铺装层的影响[3]。

5结语

通过研究,基本明确了案例公路桥梁工程施工时静载试验的方法,但考虑到不同公路桥梁工程施工时静载试验要求和条件的差异性,因此,以上方法在其他桥梁工程中应用时,需要紧扣具体桥梁工程静载试验的主客观情况,予以灵活地参考借鉴,并在实际施工中,提炼出更多有益的经验,作为本文的补充。

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