異性橋梁靜載試驗(yàn)結(jié)果及分析

張萬(wàn)振，馬君良

(石家莊市公路橋梁建設(shè)集團(tuán))

異性橋梁靜載試驗(yàn)結(jié)果及分析

張萬(wàn)振，馬君良

(石家莊市公路橋梁建設(shè)集團(tuán))

摘 要:對(duì)異性橋梁靜載試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞:異性橋梁;靜載試驗(yàn);結(jié)果;分析

1 試驗(yàn)荷載及測(cè)點(diǎn)布置

1.1 測(cè)試截面

選定第一跨7.443 m處(A-A截面)、第二跨9.453 m處(B-B截面)和支點(diǎn)左截面(C-C截面)作為測(cè)試截面，如圖1所示。

圖1 測(cè)試截面圖

1.2 測(cè)點(diǎn)布置

測(cè)點(diǎn)布置如圖2、圖3所示，圖中只取梁的一半布置圖，其余測(cè)點(diǎn)均按對(duì)稱布置，應(yīng)變測(cè)點(diǎn)從N1-N11，撓度測(cè)點(diǎn)從N1-N7，B-B截面測(cè)點(diǎn)布置同A-A截面。

1.3 加載車輛

根據(jù)跨中截面的受力最不利布置，我們選用試驗(yàn)用車為6臺(tái)解放車，模擬汽-20掛-100加載，車輪橫向輪距為1.80 m，車輛荷載詳細(xì)軸重、軸距如圖4所示。

1.4 試驗(yàn)工況及加載位置

為驗(yàn)證跨中截面的最大正彎矩效應(yīng)、最大撓度效應(yīng)，支點(diǎn)截面的最大負(fù)彎矩效應(yīng)，進(jìn)行六種工況加載。

工況1:第一跨跨中(A-A)截面正彎矩偏心加載。工況2:第二跨跨中(B-B)截面正彎矩偏心加載。工況3:主梁支點(diǎn)(C-C)截面負(fù)彎矩偏心加載。加載布置圖如圖圖3～圖7所示。

圖2 車輛軸重示意圖

圖3 A-A截面車輛縱向加載布置圖

圖4 B-B截面車輛縱向加載布置圖

圖5 C-C截面車輛縱向加載布置圖

圖6 車輛橫向加載布置圖(工況1，3)

圖7 車輛橫向加載布置圖(工況2)

2 荷載試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 試驗(yàn)荷載效率

試驗(yàn)荷載效率見表1。

表1 加載試驗(yàn)計(jì)算值及荷載效率

2.2 撓度測(cè)量及校驗(yàn)系數(shù)

各靜力加載工況下的主梁撓度及其與試驗(yàn)計(jì)算值的比較見表2、表3。

表2 第1跨跨跨中偏載作用下測(cè)點(diǎn)撓度值 mm

表3 第2跨跨跨中偏載作用下測(cè)點(diǎn)撓度值 mm

試驗(yàn)結(jié)果分析:校驗(yàn)系數(shù)η系指橋梁結(jié)構(gòu)某測(cè)點(diǎn)(截面)實(shí)測(cè)值與計(jì)算值之比，是評(píng)定結(jié)構(gòu)工作狀況，確定橋梁承載力的一個(gè)重要指標(biāo)，一般要求η值不大于1，η值越小，說明結(jié)構(gòu)的安全儲(chǔ)備越大，η值過大或過小，都應(yīng)從多方面分析原因，如η值過大可能說明結(jié)構(gòu)的材料強(qiáng)度較低，結(jié)構(gòu)各部分聯(lián)結(jié)性較差，剛度較低等。η值過小說明材料的強(qiáng)度及彈性模量較高。

從表2～表3可以看出，第1跨跨中加載撓度校驗(yàn)系數(shù)最大值0.729，在預(yù)應(yīng)力混凝土橋校驗(yàn)系數(shù)常見之0.60～1.00內(nèi)，但缺少一定的安全儲(chǔ)備;第2跨跨中加載撓度校驗(yàn)系數(shù)最大值0.792，在預(yù)應(yīng)力混凝土橋校驗(yàn)系數(shù)常見之0.60～1.00內(nèi);說明該橋結(jié)構(gòu)剛度可滿足汽-20、掛-100級(jí)荷載使用要求，但安全儲(chǔ)備較小。

2.3 應(yīng)變測(cè)量及校驗(yàn)系數(shù)

應(yīng)力測(cè)試的目的是通過測(cè)試梁體在試驗(yàn)荷載作用下應(yīng)力增量的大小，直接了解結(jié)構(gòu)的實(shí)際工作狀態(tài)。

橋主梁為預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，通過實(shí)測(cè)應(yīng)變及混凝土的彈性模量推算混凝土應(yīng)力。應(yīng)變測(cè)試采用長(zhǎng)沙金碼公司生產(chǎn)的振弦式應(yīng)變傳感器(部分可以測(cè)溫度)及JMZX-ZOOX振弦式應(yīng)變傳感器采集系統(tǒng)。該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是:可預(yù)先埋置在混凝土當(dāng)中，測(cè)試方便且靈敏度高，測(cè)試精度可達(dá)到1協(xié)e。目前國(guó)內(nèi)外混凝土應(yīng)力測(cè)試一般通過應(yīng)變測(cè)量換算應(yīng)力值，即

式中:σ為荷載作用下混凝土的應(yīng)力;E為混凝土彈性模量;ε應(yīng)力為荷載作用下混凝土應(yīng)變。

實(shí)際測(cè)出的混凝土應(yīng)變則是包含其它變形影響的總應(yīng)變 ε，即

式中:ε應(yīng)力為應(yīng)力應(yīng)變;ε溫度為溫度變化引起的混凝土應(yīng)變。

為消除混凝土溫度應(yīng)變，在各試驗(yàn)工況中，同時(shí)測(cè)得混凝土應(yīng)變?chǔ)艖?yīng)力和溫度應(yīng)變?chǔ)艤囟?，按?2)即可得到應(yīng)力應(yīng)變，由于實(shí)際的車輛加載時(shí)間很短，因此可忽略溫度變化對(duì)混凝土的影響，因此ε溫度，實(shí)測(cè)的混凝土應(yīng)變?chǔ)?ε應(yīng)力。

跨中偏載作用下主要測(cè)點(diǎn)混凝土應(yīng)變值見表4。

應(yīng)力試驗(yàn)結(jié)果分析:試驗(yàn)結(jié)果分析:校驗(yàn)系數(shù)η系指橋梁結(jié)構(gòu)某測(cè)點(diǎn)(截面)實(shí)測(cè)值與計(jì)算值之比，是評(píng)定結(jié)構(gòu)工作狀況，確定橋梁承載力的一個(gè)重要指標(biāo)，一般要求η值不大于1，η值越小，說明結(jié)構(gòu)的安全儲(chǔ)備越大，η值過大或過小，都應(yīng)從多方面分析原因，如η值過大可能說明結(jié)構(gòu)的材料強(qiáng)度較低，結(jié)構(gòu)各部分聯(lián)結(jié)性較差，剛度較低等。η值過小說明材料的強(qiáng)度及彈性模量較高。

可以得出，在第1跨跨中偏載作用下，最大縱向應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)為0.774，在預(yù)應(yīng)力混凝土橋校驗(yàn)系數(shù)常見之0.50～0.90內(nèi)，最大橫向應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)為0.769，在預(yù)應(yīng)力混凝土橋校驗(yàn)系數(shù)常見之0.50～0.90內(nèi)，安全儲(chǔ)備較小。

表4 第1跨跨中偏載作用下主要測(cè)點(diǎn)混凝土應(yīng)變值 με

從表4可以得出，在第2跨跨中偏載作用下，最大縱向應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)為0.778，在預(yù)應(yīng)力混凝土橋校驗(yàn)系數(shù)常見之0.50～0.90內(nèi)，最大橫向應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)為0.714，在預(yù)應(yīng)力混凝土橋校驗(yàn)系數(shù)常見之0.50～0.90內(nèi)，安全儲(chǔ)備較小。

以上數(shù)據(jù)表明，該橋目前強(qiáng)度可滿足汽-20級(jí)、掛-100級(jí)荷載使用要求，安全儲(chǔ)備較小。

中圖分類號(hào):U442

C

1008-3383(2011)06-0141-02

收稿日期:2010-12-07