山區(qū)高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)橋的荷載試驗(yàn)研究

1、<p>　　山區(qū)高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)橋的荷載試驗(yàn)研究</p><p>　　摘 要：為評(píng)價(jià)山區(qū)高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)橋的結(jié)構(gòu)性能和承載能力，本文對(duì)其進(jìn)行了結(jié)構(gòu)理論計(jì)算和動(dòng)靜載試驗(yàn)，為評(píng)價(jià)大橋在設(shè)計(jì)使用荷載下的結(jié)構(gòu)性能及同類橋梁的試驗(yàn)檢測(cè)和結(jié)構(gòu)承載能力的評(píng)定提供參考。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：山區(qū)，高墩大跨，連續(xù)剛構(gòu)，荷載試驗(yàn) </p><p>　　中圖分類號(hào):

2、S773.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A </p><p>　　隨著預(yù)應(yīng)力混凝土的產(chǎn)生，高墩大跨結(jié)構(gòu)得到了進(jìn)一步的發(fā)展，特別是在多山的貴州地區(qū)，高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)結(jié)構(gòu)修建得越來越多。為了檢驗(yàn)新建高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)橋的結(jié)構(gòu)剛度是否達(dá)到設(shè)計(jì)荷載要求，以及橋梁結(jié)構(gòu)整體性能是否良好，需對(duì)其結(jié)構(gòu)性能和承載能力進(jìn)行研究，目前對(duì)連續(xù)剛構(gòu)橋的結(jié)構(gòu)性能和承載能力的研究雖有不少[1-4]，但對(duì)高墩大跨結(jié)構(gòu)的連續(xù)剛構(gòu)還是不多。因此，對(duì)進(jìn)一步完善高墩大跨

3、連續(xù)剛構(gòu)橋的試驗(yàn)檢測(cè)方法和結(jié)構(gòu)承載能力的評(píng)定有極其重要的作用。 </p><p><b>　　1、工程概述 </b></p><p>　　天橋特大橋主橋上部結(jié)構(gòu)為106+200+106米預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)，下部主墩為雙薄壁空心墩、分隔墩為單薄壁空心墩，主橋最高墩為155.00m，采用樁基礎(chǔ)，主橋橋墩采用C40混凝土，上部箱梁構(gòu)造采用C55混凝土，采用為變截面單箱單室

4、斷面。 </p><p><b>　　2、靜載試驗(yàn) </b></p><p><b>　　2.1 試驗(yàn)內(nèi)容 </b></p><p>　　測(cè)試相應(yīng)加載工況下試驗(yàn)加載截面控制部位的應(yīng)變（應(yīng)力）及橋跨撓度分布曲線，判斷該橋梁結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度是否到達(dá)設(shè)計(jì)荷載要求； </p><p>　　2.2 測(cè)試截面及測(cè)

5、點(diǎn)布置 </p><p>　　橋面撓度測(cè)試截面：設(shè)13個(gè)撓度測(cè)試截面，采用精密光學(xué)水準(zhǔn)儀進(jìn)行測(cè)試，測(cè)點(diǎn)布置詳見圖1。應(yīng)力（應(yīng)變）測(cè)試截面：共設(shè)4個(gè)應(yīng)力測(cè)試截面，采用揚(yáng)州金明JM3812進(jìn)行測(cè)試，詳見圖2。 </p><p>　　圖1撓度測(cè)試截面布置圖（單位：m） 圖2應(yīng)力測(cè)試截面布置圖(單位：m) </p><p><b>　　2.3 試驗(yàn)荷載 </

6、b></p><p>　　結(jié)構(gòu)計(jì)算中根據(jù)設(shè)計(jì)要求按公路I級(jí)最不利布載，以控制截面最大彎矩作為試驗(yàn)加載截面的控制值。各試驗(yàn)加載截面的控制內(nèi)力見表1： </p><p>　　表1靜力試驗(yàn)荷載效率 </p><p><b>　　工況 </b></p><p>　　序號(hào) 工況內(nèi)容 用車量 </p><p

7、>　　（臺(tái)） 控制部位 設(shè)計(jì)控制值 </p><p>　?。╧N&#8226;m） 試驗(yàn)計(jì)算值 </p><p>　?。╧N&#8226;m） 荷載效率 </p><p>　　1 邊跨最大正彎矩 6 J1截面 25834 24933 0.97 </p><p>　　2 墩頂最大負(fù)彎矩 8 J2截面 -111121 -96

8、372 0.87 </p><p>　　1/4最大負(fù)彎矩 8 J3截面 -29608 -27874 0.94 </p><p>　　中跨最大正彎矩 8 J4截面 24607 24769 1.01 </p><p><b>　　2.4 試驗(yàn)工況 </b></p><p>　　共進(jìn)行2種情況的加載試驗(yàn)，即2個(gè)加載工況，具體如

9、下： </p><p>　　工況1：J1M+偏載游加載作用下應(yīng)變和撓度測(cè)試；工況2：J2M-、J3M-、J4M+偏載作用下應(yīng)變和撓度測(cè)試。 </p><p><b>　　2.5 試驗(yàn)結(jié)果 </b></p><p><b>　?。?）應(yīng)力 </b></p><p>　　在試驗(yàn)荷載作用下，測(cè)試截面的實(shí)測(cè)

10、應(yīng)力及與計(jì)算應(yīng)力的比較見表2。 </p><p>　　表2 試驗(yàn)荷載作用下實(shí)測(cè)應(yīng)力與計(jì)算應(yīng)力對(duì)比表 </p><p>　　試驗(yàn)工況 測(cè)試截面 彈性應(yīng)力（MPa） 計(jì)算值 </p><p>　?。∕Pa） 校驗(yàn)系數(shù)η（／） </p><p>　　工況1 J1下緣測(cè)點(diǎn) 0.57 0.71 0.80 </p><p>　　工

11、況2 J2上緣測(cè)點(diǎn) 0.50 0.96 0.50 </p><p>　　J3上緣測(cè)點(diǎn) 0.32 0.43 0.74 </p><p>　　J4下緣測(cè)點(diǎn) 1.78 2.34 0.76 </p><p>　　從表2可以看出：測(cè)試截面的實(shí)測(cè)應(yīng)力均小于理論計(jì)算值，橋跨結(jié)構(gòu)整體強(qiáng)度足要求。 </p><p><b>　?。?）撓度 </

12、b></p><p>　　各工況試驗(yàn)荷載作用下，撓度測(cè)試截面的實(shí)測(cè)值及與計(jì)算值的比較曲線見圖3~圖4。 </p><p>　　圖3 工況1撓度曲線圖4 工況2撓度曲線 </p><p>　　各截面的實(shí)測(cè)值與理論計(jì)算值的線形相關(guān)曲線見圖5~8。 </p><p>　　圖5 工況1作用下J1截面F2撓度線形相關(guān)曲線 圖6 工況2作用下J4截

13、面F7撓度線形相關(guān)曲線 </p><p>　　從圖3、圖4實(shí)測(cè)橋跨撓度及與理論計(jì)算值對(duì)比結(jié)果可以看出：試驗(yàn)加載下，撓度結(jié)構(gòu)校驗(yàn)系數(shù)在0.32~0.99之間，線性相關(guān)系數(shù)在0.8243~0.9885，卸載后撓度回復(fù)正常，表明在試驗(yàn)荷載下，試驗(yàn)橋跨結(jié)構(gòu)整體剛度正常。 </p><p><b>　　3、動(dòng)力荷載試驗(yàn) </b></p><p><

14、b>　　3.1 試驗(yàn)內(nèi)容 </b></p><p>　　動(dòng)載試驗(yàn)主要針對(duì)大橋中跨進(jìn)行，主要內(nèi)容有橋跨結(jié)構(gòu)自振特性、最大正彎矩截面行車動(dòng)力響應(yīng)試驗(yàn)。 </p><p><b>　　3.2 測(cè)點(diǎn)布置 </b></p><p>　　在中跨跨中J4截面布置縱向動(dòng)應(yīng)變和豎向加速度測(cè)點(diǎn)。 </p><p><

15、b>　　3.3 理論振型 </b></p><p>　　采用有限元軟件MIDAS/CIVIL2011計(jì)算橋跨結(jié)構(gòu)自振特性，其結(jié)果見圖7。 </p><p>　　圖7 一階豎向彎曲計(jì)算振型（f1=0.987Hz） </p><p><b>　　3.4 實(shí)測(cè) </b></p><p>　　大橋測(cè)試采用動(dòng)態(tài)測(cè)

16、試軟件揚(yáng)州金明JM3844進(jìn)行，實(shí)測(cè)自振特性測(cè)試振型特征為對(duì)稱豎向彎曲，實(shí)測(cè)基頻為1.000，理論計(jì)算基頻為0.987，實(shí)測(cè)值大于理論計(jì)算值。 </p><p>　　汽車以10km/h、30km/h、50km/h的速度進(jìn)行跑車試驗(yàn)和以20km/h、30km/h的速度進(jìn)行剎車試驗(yàn)，得出測(cè)試截面最大動(dòng)應(yīng)變和沖擊系數(shù)如下表3所示。 </p><p>　　表3動(dòng)應(yīng)變和沖擊系數(shù)分析表 </p&

17、gt;<p><b>　　工況 </b></p><p><b>　　項(xiàng)目 </b></p><p>　　測(cè)試參數(shù) 無障礙行車試驗(yàn) 剎車試驗(yàn) </p><p>　　10km/h 30km/h 50km/h 20km/h 30km/h </p><p>　　最大動(dòng)應(yīng)變 5.552 5.2

18、09 5.193 5.223 5.261 </p><p>　　沖擊系數(shù) 1.036 1.075 1.039 1.072 1.104 </p><p>　　通過表4看出：中跨跨中截面剎車試驗(yàn)的沖擊系數(shù)在1.072~1.104之間，而無障礙行車試驗(yàn)的沖擊系數(shù)介于在1.036~1.075之間。表明剎車試驗(yàn)比無障礙行車試驗(yàn)對(duì)橋的沖擊更大。 </p><p><b&g

19、t;　　4、結(jié)語 </b></p><p>　　通過靜載試驗(yàn)可知：橋梁結(jié)構(gòu)實(shí)測(cè)應(yīng)力均小于計(jì)算值，橋跨結(jié)構(gòu)整體強(qiáng)度足要求；撓度結(jié)構(gòu)校驗(yàn)系數(shù)在0.32~0.99之間，卸載后整體上撓度回復(fù)正常，橋跨結(jié)構(gòu)整體剛度滿足要求。通過橋跨結(jié)構(gòu)自振特性測(cè)試，實(shí)測(cè)一階頻率大于理論計(jì)算值，表明結(jié)構(gòu)的整體剛度滿載要求；通過無障礙行車試驗(yàn)和剎車試驗(yàn)得出剎車試驗(yàn)對(duì)橋梁的沖擊比無障礙行車試驗(yàn)大。 </p><p

20、>　　綜合動(dòng)靜載試驗(yàn)分析結(jié)果得出：橋梁當(dāng)前承載能力能滿足設(shè)計(jì)荷載等級(jí)（公路I級(jí)）的要求。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1] 陳全,李泉珍,鄧建華. 連續(xù)剛構(gòu)橋梁荷載試驗(yàn)檢測(cè)及作用分析[J].工程與實(shí)驗(yàn)，2012（01）：050-03 </p><p>　　[2] 王國鵬. 連續(xù)剛構(gòu)橋荷載試驗(yàn)設(shè)

21、計(jì)與使用性能評(píng)定分析[J].北方交通，20130（05）:0112-04 </p><p>　　[3] 黃少新，趙文秀.連續(xù)剛構(gòu)橋荷載試驗(yàn)分析[J].橋梁建設(shè)，2016（S1）：040-03 </p><p>　　[4] 楊勇.某連續(xù)剛構(gòu)的荷載試驗(yàn)研究[J].科技風(fēng)，2011（06）：032-03 </p><p>　　作者簡(jiǎn)介：曹少輝(1983.11 ---)，男