基于荷載試驗的簡支空心板梁橋影響因素敏感性研究

摘 要：隨著道路交通的不斷發(fā)展，利用荷載試驗結(jié)果分析是掌握橋梁實際狀況現(xiàn)有的慣用手段。但在荷載試驗過程中由于對橋梁模型進(jìn)行了簡化，試驗結(jié)果通常與橋梁理論計算結(jié)果存在差異。本文以空心板梁橋為實際工程依據(jù)，采用正交法對空心板梁橋從橋面鋪裝厚度、護(hù)欄高度以及混凝土彈性模量三種因素進(jìn)行水平組合分析，探索影響簡支空心板梁橋的荷載試驗結(jié)果因素。

關(guān)鍵詞：簡支空心板梁橋；荷載試驗；正交試驗；影響因素

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.01.084

1 引言

將簡支空心板梁橋的橋面鋪裝厚度、護(hù)欄高度以及混凝土彈性模量三個作為重點分析對象，采用正交法將三個因素進(jìn)行水平組合，探索其對簡支空心板梁橋荷載試驗影響效果。本文先對簡支空心板梁橋三個因素進(jìn)行不同水平組合進(jìn)行理論計算；然后對簡支空心板梁橋進(jìn)行荷載試驗，測出中載以及偏載情況下簡支空心板梁橋的荷載橫向分布、應(yīng)變以及撓度；將理論計算值與實際測出的結(jié)果進(jìn)行對比分析，得出橋面鋪裝厚度、護(hù)欄高度以及混凝土彈性模量對簡支空心板梁橋荷載試驗影響的敏感性。

2 工程概述

某高速公路為20米預(yù)應(yīng)力空心板梁橋，其設(shè)計荷載是公路-Ⅱ級，全橋長146.4米，橋面寬10米（0.5m防護(hù)欄+9.0m行車道+0.5m防護(hù)欄）。主梁結(jié)構(gòu)為7*20m預(yù)應(yīng)力混凝土空心板，下部采用柱式墩以及基礎(chǔ)為鉆孔灌注樁，設(shè)計100毫米厚的橋面鋪裝，采用1.1米高的鋼筋混凝土護(hù)欄，采用設(shè)計強度為C40的混凝土，其彈性模量為3.25*104Mpa。該橋橫斷面圖如圖1所示。

3 荷載試驗計算工況

將橋面鋪裝厚度、防護(hù)欄高度以及混凝土彈性模量三個因素進(jìn)行三水平正交，得到如表1所示的9個荷載試驗計算工況。

4 荷載試驗結(jié)果影響因素分析

4.1 荷載橫向分布系數(shù)影響因素分析

本文為了使荷載橫向分布系數(shù)能更準(zhǔn)確地反映出橋梁結(jié)構(gòu)的實際受力情況，根據(jù)空心板梁橋的橫向聯(lián)系構(gòu)造特點，采用鉸接法進(jìn)行分析。空心板梁橋在偏載和中載情況下荷載橫向分布系數(shù)實測值與理論計算值對比如表2所示。

由表2數(shù)據(jù)可以看出，在偏載和中載工況下，橋面鋪裝厚度對橋梁橫向分布系數(shù)影響最大，其次是防護(hù)欄高度，混凝土彈性模量的變化對橋梁橫向分布系數(shù)的影響不大。當(dāng)鋪裝厚度為100毫米，防護(hù)欄高度為0毫米，混凝土彈性模量上升5%時，橋梁橫向分布系數(shù)的實測值與理論計算值最為接近。橋梁荷載橫向分布系數(shù)與橋面鋪裝厚度和防護(hù)欄高度成反比，鋪裝厚度越厚以及防護(hù)欄高度越高，則荷載橫向分布系數(shù)減小。當(dāng)鋪裝厚度一定時，防護(hù)欄高度與荷載橫向分布系數(shù)成正比，防護(hù)欄越高荷載橫向分布系數(shù)越大。當(dāng)防護(hù)欄高度一定時，橋面鋪裝厚度與荷載橫向分布系數(shù)成反比，橋面鋪裝厚度越厚則荷載橫向分布系數(shù)變小。在相同的組合因素影響下，中載的荷載橫向分布系數(shù)大于偏載的荷載橫向分布系數(shù)。

4.2 應(yīng)變影響因素分析

空心板梁橋在偏載和中載情況下應(yīng)變實測值與理論計算值對比如表3所示。

分析表3數(shù)據(jù)可以看出，在偏載和中載工況下，防護(hù)欄高度對應(yīng)變的影響最大，橋面鋪裝厚度對應(yīng)變的影響混凝土彈性模量變化對應(yīng)變的影響要大。在中載以及偏載的情況下，應(yīng)變實測值與理論計算值最為接近的情況是橋面鋪裝厚度為100毫米、防護(hù)欄高度為1100毫米以及混凝土彈性模量不變。

4.3 撓度影響因素分析

空心板梁橋在偏載和中載情況下?lián)隙葘崪y值與理論計算值對比如表4所示。

從以上數(shù)據(jù)顯示，在偏載和中載工況下，橋面鋪裝厚度以及防護(hù)欄高度對撓度影響均較大，混凝土彈性模量的變化對撓度的影響不大。在中載以及偏載的情況下，對橋梁撓度最不利的情況是：橋面鋪裝厚度為100毫米、防護(hù)欄高度1100毫米同時混凝土彈性模量不變。

5 結(jié)論

通過本文分析的結(jié)果可以看出，橋面鋪裝厚度對橋梁橫向分布系數(shù)影響最大，其次是防護(hù)欄高度，混凝土彈性模量的變化對橋梁橫向分布系數(shù)的影響不大。

應(yīng)變研究分析結(jié)果表明在偏載和中載工況下，防護(hù)欄高度對應(yīng)變的影響最大，橋面鋪裝厚度對應(yīng)變的影響混凝土彈性模量變化對應(yīng)變的影響要大。

撓度研究分析結(jié)果表明：橋面鋪裝厚度以及防護(hù)欄高度對撓度影響均較大，混凝土彈性模量的變化對撓度的影響不大。

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作者介紹：勾風(fēng)山（1981-），工程師，研究方向：橋梁健康監(jiān)控與檢測。