山區(qū)高墩大跨連續(xù)剛構橋的荷載試驗研究

1、<p>　　山區(qū)高墩大跨連續(xù)剛構橋的荷載試驗研究</p><p>　　摘 要：為評價山區(qū)高墩大跨連續(xù)剛構橋的結構性能和承載能力，本文對其進行了結構理論計算和動靜載試驗，為評價大橋在設計使用荷載下的結構性能及同類橋梁的試驗檢測和結構承載能力的評定提供參考。 </p><p>　　關鍵詞：山區(qū)，高墩大跨，連續(xù)剛構，荷載試驗 </p><p>　　中圖分類號:

2、S773.4文獻標識碼：A </p><p>　　隨著預應力混凝土的產生，高墩大跨結構得到了進一步的發(fā)展，特別是在多山的貴州地區(qū)，高墩大跨連續(xù)剛構結構修建得越來越多。為了檢驗新建高墩大跨連續(xù)剛構橋的結構剛度是否達到設計荷載要求，以及橋梁結構整體性能是否良好，需對其結構性能和承載能力進行研究，目前對連續(xù)剛構橋的結構性能和承載能力的研究雖有不少[1-4]，但對高墩大跨結構的連續(xù)剛構還是不多。因此，對進一步完善高墩大跨

3、連續(xù)剛構橋的試驗檢測方法和結構承載能力的評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構為106+200+106米預應力混凝土連續(xù)剛構，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，主橋橋墩采用C40混凝土，上部箱梁構造采用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 </b></p><p><b>　　2.1 試驗內容 </b></p><p>　　測試相應加載工況下試驗加載截面控制部位的應變（應力）及橋跨撓度分布曲線，判斷該橋梁結構強度和剛度是否到達設計荷載要求； </p><p>　　2.2 測試截面及測

5、點布置 </p><p>　　橋面撓度測試截面：設13個撓度測試截面，采用精密光學水準儀進行測試，測點布置詳見圖1。應力（應變）測試截面：共設4個應力測試截面，采用揚州金明JM3812進行測試，詳見圖2。 </p><p>　　圖1撓度測試截面布置圖（單位：m） 圖2應力測試截面布置圖(單位：m) </p><p><b>　　2.3 試驗荷載 </

6、b></p><p>　　結構計算中根據設計要求按公路I級最不利布載，以控制截面最大彎矩作為試驗加載截面的控制值。各試驗加載截面的控制內力見表1： </p><p>　　表1靜力試驗荷載效率 </p><p><b>　　工況 </b></p><p>　　序號 工況內容 用車量 </p><p

7、>　?。ㄅ_） 控制部位 設計控制值 </p><p>　　（kN&#8226;m） 試驗計算值 </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 墩頂最大負彎矩 8 J2截面 -111121 -96

8、372 0.87 </p><p>　　1/4最大負彎矩 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 試驗工況 </b></p><p>　　共進行2種情況的加載試驗，即2個加載工況，具體如

9、下： </p><p>　　工況1：J1M+偏載游加載作用下應變和撓度測試；工況2：J2M-、J3M-、J4M+偏載作用下應變和撓度測試。 </p><p><b>　　2.5 試驗結果 </b></p><p><b>　?。?）應力 </b></p><p>　　在試驗荷載作用下，測試截面的實測

10、應力及與計算應力的比較見表2。 </p><p>　　表2 試驗荷載作用下實測應力與計算應力對比表 </p><p>　　試驗工況 測試截面 彈性應力（MPa） 計算值 </p><p>　?。∕Pa） 校驗系數η（／） </p><p>　　工況1 J1下緣測點 0.57 0.71 0.80 </p><p>　　工

11、況2 J2上緣測點 0.50 0.96 0.50 </p><p>　　J3上緣測點 0.32 0.43 0.74 </p><p>　　J4下緣測點 1.78 2.34 0.76 </p><p>　　從表2可以看出：測試截面的實測應力均小于理論計算值，橋跨結構整體強度足要求。 </p><p><b>　?。?）撓度 </

12、b></p><p>　　各工況試驗荷載作用下，撓度測試截面的實測值及與計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>　　各截面的實測值與理論計算值的線形相關曲線見圖5~8。 </p><p>　　圖5 工況1作用下J1截面F2撓度線形相關曲線 圖6 工況2作用下J4截

13、面F7撓度線形相關曲線 </p><p>　　從圖3、圖4實測橋跨撓度及與理論計算值對比結果可以看出：試驗加載下，撓度結構校驗系數在0.32~0.99之間，線性相關系數在0.8243~0.9885，卸載后撓度回復正常，表明在試驗荷載下，試驗橋跨結構整體剛度正常。 </p><p><b>　　3、動力荷載試驗 </b></p><p><

14、b>　　3.1 試驗內容 </b></p><p>　　動載試驗主要針對大橋中跨進行，主要內容有橋跨結構自振特性、最大正彎矩截面行車動力響應試驗。 </p><p><b>　　3.2 測點布置 </b></p><p>　　在中跨跨中J4截面布置縱向動應變和豎向加速度測點。 </p><p><

15、b>　　3.3 理論振型 </b></p><p>　　采用有限元軟件MIDAS/CIVIL2011計算橋跨結構自振特性，其結果見圖7。 </p><p>　　圖7 一階豎向彎曲計算振型（f1=0.987Hz） </p><p><b>　　3.4 實測 </b></p><p>　　大橋測試采用動態(tài)測

16、試軟件揚州金明JM3844進行，實測自振特性測試振型特征為對稱豎向彎曲，實測基頻為1.000，理論計算基頻為0.987，實測值大于理論計算值。 </p><p>　　汽車以10km/h、30km/h、50km/h的速度進行跑車試驗和以20km/h、30km/h的速度進行剎車試驗，得出測試截面最大動應變和沖擊系數如下表3所示。 </p><p>　　表3動應變和沖擊系數分析表 </p&

17、gt;<p><b>　　工況 </b></p><p><b>　　項目 </b></p><p>　　測試參數 無障礙行車試驗 剎車試驗 </p><p>　　10km/h 30km/h 50km/h 20km/h 30km/h </p><p>　　最大動應變 5.552 5.2

18、09 5.193 5.223 5.261 </p><p>　　沖擊系數 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的沖擊系數在1.072~1.104之間，而無障礙行車試驗的沖擊系數介于在1.036~1.075之間。表明剎車試驗比無障礙行車試驗對橋的沖擊更大。 </p><p><b&g

19、t;　　4、結語 </b></p><p>　　通過靜載試驗可知：橋梁結構實測應力均小于計算值，橋跨結構整體強度足要求；撓度結構校驗系數在0.32~0.99之間，卸載后整體上撓度回復正常，橋跨結構整體剛度滿足要求。通過橋跨結構自振特性測試，實測一階頻率大于理論計算值，表明結構的整體剛度滿載要求；通過無障礙行車試驗和剎車試驗得出剎車試驗對橋梁的沖擊比無障礙行車試驗大。 </p><p

20、>　　綜合動靜載試驗分析結果得出：橋梁當前承載能力能滿足設計荷載等級（公路I級）的要求。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1] 陳全,李泉珍,鄧建華. 連續(xù)剛構橋梁荷載試驗檢測及作用分析[J].工程與實驗，2012（01）：050-03 </p><p>　　[2] 王國鵬. 連續(xù)剛構橋荷載試驗設

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