某大橋靜載試驗分析
2017-10-17
某大橋全長960.62 m，橋跨布置為6×16 m+8×50 m+8×30 m+12×16 m。其中主橋為8×50 m變截面連續(xù)箱梁及8×30 m等截面連續(xù)箱梁，東引橋為6×16 m鋼筋混凝土空心板梁，西引橋為12×16 m先張法預(yù)應(yīng)力空心板梁，橋面連續(xù)。該橋主要設(shè)計技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)如下：橋面寬度：凈寬16 m；凈9 m（機(jī)動車道）+2×2.0 m（非機(jī)動車道）+2×1.5 m（人行道）；設(shè)計荷載：汽車-20級，人群荷載3.5 kN/m2；驗算荷載：掛車-100；橋面橫坡：雙向1.5%；設(shè)計洪水頻率：1/100；通航等級：四級；地震烈度：地震動峰值加速度0.1 g，地震動反應(yīng)譜特征周期0.35 s。
該橋于1999年建成通車。主橋11#墩再后來的普查中被發(fā)現(xiàn)箱梁底板附近有裂縫貫穿底板、腹板，立即使用臨時支撐加固的緊急安全措施加固該墩。在針對結(jié)構(gòu)整體的剛度、承載能力和安全性進(jìn)行靜動載試驗后全面評價，試驗包括靜載試驗和動載試驗兩部分，本文主要針對靜載試驗部分的結(jié)果做闡述。
1 靜載試驗
1.1 加載截面的選擇
根據(jù)主橋連續(xù)梁段結(jié)構(gòu)特點，選取變截面連續(xù)箱梁4#～5#橋跨的跨中截面（Ⅰ-Ⅰ截面）、7#墩支點截面（Ⅱ-Ⅱ截面）、7#～8#橋跨的跨中截面（Ⅲ-Ⅲ截面）和等截面連續(xù)箱梁10#～11#橋跨的跨中截面（Ⅳ-Ⅳ截面）、11#墩支點截面（Ⅴ-Ⅴ截面）共五個截面作為加載截面。加載截面具體位置見圖1。
1.2 測點布置及觀測方法
?。?）應(yīng)力觀測：應(yīng)力觀測截面為圖一所示的Ⅰ-Ⅰ截面、Ⅱ-Ⅱ截面、Ⅲ-Ⅲ截面、Ⅳ-Ⅳ截面以及Ⅴ-Ⅴ截面共五個截面，其中Ⅰ-Ⅰ、Ⅲ-Ⅲ、Ⅳ-Ⅳ截面應(yīng)變觀測為箱梁下緣，Ⅱ-Ⅱ、Ⅴ-Ⅴ截面應(yīng)變觀測為箱梁上緣。應(yīng)力測試采用ZX-212A型弦式數(shù)碼應(yīng)變計和JMZX-300振弦檢測儀測試。應(yīng)變測點布置見圖2。
?。?）撓度觀測：撓度觀測測點布置為各感應(yīng)橋跨的1/2L、1/4L、3/4L截面，在每個測試截面上安置一把精密水準(zhǔn)尺，用精密水準(zhǔn)儀觀測。
?。?）裂縫觀測：在加載前后檢測各部位裂縫，重點檢測加載截面在試驗荷載作用下，裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展。裂縫長度用小鋼尺量測，裂縫寬度用刻度放大鏡觀測。
1.3 試驗荷載
試驗荷載采用“東風(fēng)”牌汽車加載。每輛加載汽車總重為180 kN（前軸40 kN、后軸140 kN）。加載汽車橫橋向為2～4列，縱橋向密集排列，按加載截面“等效內(nèi)力”原則確定每次加載時的汽車總輛數(shù)和排列位置，即使加載汽車組成的行列荷載與設(shè)計荷載在該截面產(chǎn)生的內(nèi)力基本相等。根據(jù)計算結(jié)果，本次靜載試驗的最大加載量需12輛上述“東風(fēng)”牌載重汽車。
各試驗截面所需加載汽車、排列位置和加載分級情況見圖3～7。
1.4 試驗方法
在試驗前，將加載汽車按計算的試驗荷載重量裝載，過磅稱重。試驗荷載分三～四級逐級加載。在正式加載前，各量測儀表調(diào)零或初讀數(shù)，然后分級加載，每一級荷載加載完畢，結(jié)構(gòu)變形穩(wěn)定15 min后，各量測儀表讀數(shù)。讀完數(shù)后，再加下一級荷載，當(dāng)全部荷載加載完成并讀數(shù)后，按一次全部卸載，各量測儀表測讀結(jié)構(gòu)的殘余變形。
1.5 試驗結(jié)果
主要以4#～5#跨跨中截面加載試驗結(jié)果進(jìn)行分析 。
?。?）4#～5#跨跨中加載撓度測試結(jié)果和計算值見表1。為反映此梁跨的剛度特征，分析了各測點撓度與跨中彎矩的變化，其關(guān)系曲線如圖4。
?。?）跨中撓度與跨中彎矩關(guān)系曲線見圖8。
（3）應(yīng)力測試結(jié)果。
應(yīng)力測點計算值與實測值見表2。
?。?）加載時裂縫觀測。
在各工況加載試驗過程中，最大試驗荷載作用下加載截面未出現(xiàn)新的裂縫。
2 評定結(jié)論
從4#～5#跨跨中截面靜載試驗結(jié)果來看，從其余加載截面的靜載試驗結(jié)果來看也都滿足相應(yīng)規(guī)范的要求。可得到如下結(jié)論：根據(jù)試驗結(jié)果，對加固處理后的該大橋可得出如下結(jié)論。
?。?）本次選取跨中和橋墩支點共五個截面進(jìn)行了靜載試驗，試驗荷載效率系數(shù)均在0.9～1.0之間，滿足規(guī)范要求。
?。?）測量的彈性變形值Se與試驗荷載作用的理論值Sstat的比值在0.62～0.94之間，殘余變形Sp和總變形Stot的比值均小于0.2，最大變形值Se均小于規(guī)范允許值[Δ]=L/600。這說明在試驗荷載作用下測得的各指標(biāo)均滿足規(guī)范要求。
?。?）應(yīng)力實測值與計算值的比值在63%～81%之間，且在最大試驗荷載作用下加載截面未出現(xiàn)新的裂縫。
3 結(jié)論
通過對此特大橋的動靜載試驗研究，并依據(jù)有關(guān)規(guī)范進(jìn)行分析評定，該特大橋加固是成功的，經(jīng)加固后，該橋在設(shè)計荷載作用下處于彈性工作階段，其強(qiáng)度、剛度和動力性能均滿足設(shè)計要求，滿足正常使用的條件。
參考文獻(xiàn)
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