鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力梁橋靜載試驗(yàn)評(píng)定以及分析
1序言
橋梁靜力荷載試驗(yàn)是檢驗(yàn)橋梁實(shí)際承載能力的主要方法,原理是:將標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)荷載或標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)荷載的等效荷載施加于實(shí)橋結(jié)構(gòu)的指定位置,對(duì)實(shí)橋結(jié)構(gòu)的應(yīng)變分布、變形進(jìn)行檢測(cè),以此對(duì)實(shí)橋結(jié)構(gòu)的性能作出判斷,從而達(dá)到檢驗(yàn)橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)理論和計(jì)算方法是否合理,檢驗(yàn)橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與施工質(zhì)量,判斷橋梁結(jié)構(gòu)實(shí)際的承載等級(jí)的目的。[1]結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn),從以下幾個(gè)方面論述橋梁靜力荷載試驗(yàn)的工作內(nèi)容和實(shí)施方法。
2 靜載試驗(yàn)
2.1 靜載試驗(yàn)內(nèi)容
靜載試驗(yàn)是使試驗(yàn)荷載在指定位置對(duì)橋梁進(jìn)行加載,測(cè)試橋面的撓度、橋梁控制截面的應(yīng)力增量。靜載試驗(yàn)需首先通過(guò)理論分析,在試驗(yàn)前計(jì)算出各控制截面的內(nèi)力影響線,進(jìn)行靜力加載計(jì)算,然后根據(jù)靜力計(jì)算結(jié)果與荷載試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較,再結(jié)合原施工控制所獲得成橋狀態(tài)恒載應(yīng)力,以確定橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)際工作狀態(tài)與設(shè)計(jì)期望值是否相符,并判定結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量、運(yùn)營(yíng)安全度。它是檢驗(yàn)橋梁結(jié)構(gòu)實(shí)際性能,如強(qiáng)度、剛度等的最直接、有效的方法。試驗(yàn)荷載按照橋梁的靜力試驗(yàn)活載內(nèi)力與設(shè)計(jì)活載內(nèi)力之比不小于0.85、且不大于1.05的原則確定。
試驗(yàn)時(shí),需盡可能減少溫度對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響,同時(shí)需注意分級(jí)加載。
(1)應(yīng)力觀測(cè)。由于該主橋結(jié)構(gòu)對(duì)稱,選擇半跨布置測(cè)點(diǎn)以節(jié)約試驗(yàn)所需人力和物力。一般而言,要求橋梁結(jié)構(gòu)各點(diǎn)的實(shí)測(cè)應(yīng)力差均小于理論計(jì)算值,即結(jié)構(gòu)強(qiáng)度校驗(yàn)系數(shù)小于1,表明橋梁結(jié)構(gòu)滿足強(qiáng)度要求,否則不滿足設(shè)計(jì)要求。
(2)變位觀測(cè)。通過(guò)實(shí)測(cè)變形和理論建模分析,可以得到橋梁的結(jié)構(gòu)校驗(yàn)系數(shù)結(jié)構(gòu)校驗(yàn)系數(shù)和強(qiáng)度校驗(yàn)系數(shù)一樣,是評(píng)估橋梁承載力的重要參數(shù)之一。如各點(diǎn)實(shí)測(cè)撓度值均小于理論計(jì)算值,即結(jié)構(gòu)剛度校驗(yàn)系數(shù)小于1,表明橋梁結(jié)構(gòu)的豎向靜力剛度滿足要求,否則不滿足設(shè)計(jì)要求。
2.2 靜載試驗(yàn)加載工況
根據(jù)該橋梁的結(jié)構(gòu)形式和受力特點(diǎn),考慮對(duì)稱作用,選擇中跨和東跨作為主要測(cè)試對(duì)象,主要分為2個(gè)工況,各個(gè)工況測(cè)試斷面如下:
(1)120#墩—121#墩跨段主梁L/2截面偏置布載正彎矩及撓度的加載試驗(yàn);
(2)120#墩—121#墩跨段主梁L/2截面對(duì)稱布載正彎矩及撓度的加載試驗(yàn)。
1.第一工況試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理
第一試驗(yàn)工況主要測(cè)試120#至121#墩跨端正彎矩控制截面,在四輛汽車偏載作用產(chǎn)生最大正彎矩作用下的應(yīng)力(變)、撓度(形變)及其橫向分布情況,以評(píng)定橋梁試驗(yàn)跨的上部構(gòu)造受力性能。
1)偏置布載應(yīng)力(變)數(shù)據(jù)整理(見(jiàn)表1與圖1):
橋梁結(jié)構(gòu) 鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力梁橋靜載試驗(yàn)評(píng)定及分析
表1 120#墩—121#墩跨段主梁L/2截面偏置圖1 120#墩—121#墩跨段主梁L/2截面偏置
布載正彎矩控制下下緣混凝土應(yīng)力數(shù)據(jù)結(jié)果表布載正彎矩控制下下緣混凝土應(yīng)力分析圖
2)偏置布載主梁變形(撓度)數(shù)據(jù)整理(見(jiàn)表2與圖2):
橋梁結(jié)構(gòu) 應(yīng)力
表2 120#墩—121#墩跨段主梁L/2截面偏置圖2 120#墩—121#墩跨段主梁L/2截面
布載正彎矩控制截面撓度數(shù)據(jù)結(jié)果表偏置布載正彎矩控制截面撓度分析圖
2.第二工況試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理
第二試驗(yàn)工況主要測(cè)試120#至121#墩跨段主梁L/2截面正彎矩控制截面,在四輛汽車對(duì)稱布載下主梁的橫向受力性能,作為評(píng)定橋梁整體受力性能的指標(biāo)。
1)對(duì)稱布載應(yīng)力(變)數(shù)據(jù)分析(見(jiàn)表3與圖3)
應(yīng)力 橋梁結(jié)構(gòu)
表3 120#墩—121#墩跨段主梁L/2截面對(duì)稱圖3 120#墩—121#墩跨段主梁L/2截面
布載正彎矩控制下下緣混凝土應(yīng)力數(shù)據(jù)結(jié)果表對(duì)稱布載正彎矩控制下下緣混凝土應(yīng)力分析圖
2)對(duì)稱布載撓度(變形)數(shù)據(jù)分析(見(jiàn)表4與圖4)
靜載試驗(yàn) 應(yīng)力
表4 120#墩—121#墩跨段主梁L/2截面對(duì)稱圖4 120#墩—121#墩跨段主梁L/2截面
布載正彎矩控制截面撓度數(shù)據(jù)結(jié)果表對(duì)稱布載正彎矩控制截面撓度分析圖
從以上各表和各圖可看出:
(1)在汽-20,掛-100標(biāo)準(zhǔn)荷載作用下,該橋強(qiáng)度和剛度滿足設(shè)計(jì)要求;
(2)箱梁的實(shí)測(cè)橫向分布基本與理論計(jì)算吻合,說(shuō)明橋梁的實(shí)際橫向剛度符合設(shè)計(jì)和使用要求;
(3)本次靜載試驗(yàn)未發(fā)現(xiàn)箱梁與橋墩控制截面產(chǎn)生結(jié)構(gòu)受力裂縫,與該類預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的特性相吻合;
(4)高架橋墩柱應(yīng)力較小,符合使用和規(guī)范要求。
3.結(jié)論
通過(guò)對(duì)此高架橋進(jìn)行結(jié)構(gòu)理論檢算和靜力荷載試驗(yàn),檢算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果表明:
(1)此高架橋試驗(yàn)滿足汽-20,掛-100的荷載使用要求;
(2)橋梁的上部構(gòu)造的實(shí)際強(qiáng)度、剛度及橫向整體受力性能符合原設(shè)計(jì)要求;
(3)試驗(yàn)墩墩柱的受力性能滿足設(shè)計(jì)與規(guī)范要求。
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