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【摘要】桥梁静载试验是桥梁承载能力评定的主要手段之一,本文通过对某拱桥静载试验示例,简介了其静载试验的中的测试截面位置、测点布置及测试结果,旨在供同类桥梁检测参考。
【关键词】拱桥;静载试验;应力;挠度
Static loading test and analysis of long span arch bridge
Gao Fei,Xei Ying-shuang,Luo Li-gao,Wang Sun
(Chongqing highway quality inspection centerChongqing400060)
【Abstract】Static loading test is one of the main bridge carrying capacity evaluation methods; this paper illustrates the test cross section position, the test point layout and the test result through a demonstration of static loading test, so as to provide references for the similar bridge test.
【Key words】 Arch Bridge;Static Loading Test;Stress;Deflection
1. 引言
当今世界范围内无论是发达国家还是发展中国家,均有较大一部分桥梁因结构损伤、材料老化等原因而发生承载力不足问题。据不完全统计,拱桥在我国桥梁中所占比重约6l% ,在西部地区则高达80%以上。拱桥主要的建筑材料钢筋混凝土或圬工材料(即石料),抗压能力强,但抗拉和抗弯能力差;主拱圈受力主要以受压为主,充分利用了钢筋混凝土或圬工材料抗压性能优良的特点;耐久性好,养护、维修费用低。随着交通运输事业的发展,交通量的不断增长,重型车过桥数量增多,导致现有拱桥中已有一些出现了不同程度的病害,造成承载能力降低,不能满足现有公路等级要求的状况。所以对现有拱桥进行承载能力评定尤为重要,目前评价拱桥承载能力的主要方法之一为静载试验法。
2. 静载试验示例
2.1桥梁概况
某拱桥桥总长157.44m。上部结构采用120m钢筋混凝土等截面悬链线箱形肋拱桥,拱轴系数m=1.543,净跨径L=120m,矢跨比为1/6,拱圈高度2.2m,主拱圈采用40号混凝土。引桥横向由9块跨径为13.02m的普通钢筋混凝土空心板组成,板高0.70m,每块板的宽度为0.99m,主梁采用40号混凝土。下部结构为重力式U型桥台。桥宽为:净7.00(车行道)+2×0.75m(人行道)+2×0.25m(栏杆)=9.00m,桥面铺装采用厚度为10 cm的40号防水混凝土。桥梁按双车道设计,设计荷载标准为:汽车-20级,挂车-100,人群-3.0KN/m2。
图1某拱桥静载试验测试截面位置以及编号示意图
说明:1、以“F”为首的标记“”代表挠度测试截面,以“J”为首的标记“ I”代表应力测试截面;2、J1拱脚截面距起拱线0.8m(弧线长度);3、挠度测点分别在测试截面上、下游各布置1个测点。
图2某拱桥静力试验J1、J2、J3、J4截面应变测点布置示意图说明:“ ”代表混凝土表面应变测点,测点位于距相应拱箱边缘10cm位置。
2.2静载试验内容。
根据该拱桥的跨径组合及结构受力特点,选取120m主跨为静载试验跨,分别选取主跨的拱脚截面、3L/8截面、L/4截面及拱顶截面为应力测试截面,分别选取主跨的L/4、3L/8、拱顶、5L/8、3L/4截面及引桥的跨中截面为挠度测试位置。测试截面位置以及编号见图1。
静载试验应变测点布置见图2所示。
3. 试验荷载
按照设计要求,以设计荷载:汽车-20级,挂车-100,人群-3.0KN/m2,按最不利位置布载,通过分析计算确定各试验加载截面的控制内力(弯矩)。以设计正常使用荷载作为加载控制,按控制截面内力等效原则,采用6台加载车进行试验布载,并使控制截面的试验荷载效率满足检测规程的要求。正式加载试验前,对所有加载车辆均进行过磅称重,表1为试验车辆参数表。根据加载车辆的实际称重结果对车辆进行组合,确定各加载工况的车辆加载位置,以保证试验荷载效率在合理的范围之内。静力试验加载工况内容及荷载效率见表2。
荷载效率为各工况最大用车量的试验活载内力与控制活载内力的比值
根据控制截面内力等效原则,通过荷载等效计算确定各加载工况的加载车辆位置。静力试验各加载工况车辆布置见图3,图中长度尺寸单位均为m。
在试验荷载作用下,将各测点的实测挠度绘制成图4所示的挠度纵向分布图,并与计算值进行比较,图中x坐标以甲岸拱脚下缘起拱线为原点,挠度向下为正。
为考察主拱圈各拱箱参与截面工作情况,将各拱箱的混凝土实测应力绘制成图10~16所示的横向应力分布曲线,并与计算应力进行比较,拱箱编号见图3~6。
3. 结束语
桥梁静载试验是通过对桥梁进行静力加载,通过布设在桥梁结构上的传感器、并按照预定的加载方式测试桥梁结构的应力、挠度等参数来评价桥梁承载能力的一种桥梁检测方法。本文介绍了拱桥静载试验的测试截面的位置、主要检测内容及实测应力、挠度等图表分析,旨在为同类桥梁检测提供参考。
参考文献
[1]胡钊芳.公路桥梁荷载试验.北京:人民交通出版社,2003
[2]刘自明,王邦楣.桥梁工程检测手册.北京:人民交通出版社,2002
[3]1982年10月发布,大跨径混凝土桥梁的试验方法
[4](88)公路技字11号,公路旧桥承载能力鉴定方法
[文章编号]1006-7619(2010)02-20-88
[作者简介]高飞(1979-),男,满族,辽宁抚顺人,重庆市公路工程质量检测中心,硕士研究生,工程师,主要从事桥梁承载能力检测评估、交通建设工程质量检测等研究。
【关键词】拱桥;静载试验;应力;挠度
Static loading test and analysis of long span arch bridge
Gao Fei,Xei Ying-shuang,Luo Li-gao,Wang Sun
(Chongqing highway quality inspection centerChongqing400060)
【Abstract】Static loading test is one of the main bridge carrying capacity evaluation methods; this paper illustrates the test cross section position, the test point layout and the test result through a demonstration of static loading test, so as to provide references for the similar bridge test.
【Key words】 Arch Bridge;Static Loading Test;Stress;Deflection
1. 引言
当今世界范围内无论是发达国家还是发展中国家,均有较大一部分桥梁因结构损伤、材料老化等原因而发生承载力不足问题。据不完全统计,拱桥在我国桥梁中所占比重约6l% ,在西部地区则高达80%以上。拱桥主要的建筑材料钢筋混凝土或圬工材料(即石料),抗压能力强,但抗拉和抗弯能力差;主拱圈受力主要以受压为主,充分利用了钢筋混凝土或圬工材料抗压性能优良的特点;耐久性好,养护、维修费用低。随着交通运输事业的发展,交通量的不断增长,重型车过桥数量增多,导致现有拱桥中已有一些出现了不同程度的病害,造成承载能力降低,不能满足现有公路等级要求的状况。所以对现有拱桥进行承载能力评定尤为重要,目前评价拱桥承载能力的主要方法之一为静载试验法。
2. 静载试验示例
2.1桥梁概况
某拱桥桥总长157.44m。上部结构采用120m钢筋混凝土等截面悬链线箱形肋拱桥,拱轴系数m=1.543,净跨径L=120m,矢跨比为1/6,拱圈高度2.2m,主拱圈采用40号混凝土。引桥横向由9块跨径为13.02m的普通钢筋混凝土空心板组成,板高0.70m,每块板的宽度为0.99m,主梁采用40号混凝土。下部结构为重力式U型桥台。桥宽为:净7.00(车行道)+2×0.75m(人行道)+2×0.25m(栏杆)=9.00m,桥面铺装采用厚度为10 cm的40号防水混凝土。桥梁按双车道设计,设计荷载标准为:汽车-20级,挂车-100,人群-3.0KN/m2。
图1某拱桥静载试验测试截面位置以及编号示意图
说明:1、以“F”为首的标记“”代表挠度测试截面,以“J”为首的标记“ I”代表应力测试截面;2、J1拱脚截面距起拱线0.8m(弧线长度);3、挠度测点分别在测试截面上、下游各布置1个测点。
图2某拱桥静力试验J1、J2、J3、J4截面应变测点布置示意图说明:“ ”代表混凝土表面应变测点,测点位于距相应拱箱边缘10cm位置。
2.2静载试验内容。
根据该拱桥的跨径组合及结构受力特点,选取120m主跨为静载试验跨,分别选取主跨的拱脚截面、3L/8截面、L/4截面及拱顶截面为应力测试截面,分别选取主跨的L/4、3L/8、拱顶、5L/8、3L/4截面及引桥的跨中截面为挠度测试位置。测试截面位置以及编号见图1。
静载试验应变测点布置见图2所示。
3. 试验荷载
按照设计要求,以设计荷载:汽车-20级,挂车-100,人群-3.0KN/m2,按最不利位置布载,通过分析计算确定各试验加载截面的控制内力(弯矩)。以设计正常使用荷载作为加载控制,按控制截面内力等效原则,采用6台加载车进行试验布载,并使控制截面的试验荷载效率满足检测规程的要求。正式加载试验前,对所有加载车辆均进行过磅称重,表1为试验车辆参数表。根据加载车辆的实际称重结果对车辆进行组合,确定各加载工况的车辆加载位置,以保证试验荷载效率在合理的范围之内。静力试验加载工况内容及荷载效率见表2。
荷载效率为各工况最大用车量的试验活载内力与控制活载内力的比值
根据控制截面内力等效原则,通过荷载等效计算确定各加载工况的加载车辆位置。静力试验各加载工况车辆布置见图3,图中长度尺寸单位均为m。
在试验荷载作用下,将各测点的实测挠度绘制成图4所示的挠度纵向分布图,并与计算值进行比较,图中x坐标以甲岸拱脚下缘起拱线为原点,挠度向下为正。
为考察主拱圈各拱箱参与截面工作情况,将各拱箱的混凝土实测应力绘制成图10~16所示的横向应力分布曲线,并与计算应力进行比较,拱箱编号见图3~6。
3. 结束语
桥梁静载试验是通过对桥梁进行静力加载,通过布设在桥梁结构上的传感器、并按照预定的加载方式测试桥梁结构的应力、挠度等参数来评价桥梁承载能力的一种桥梁检测方法。本文介绍了拱桥静载试验的测试截面的位置、主要检测内容及实测应力、挠度等图表分析,旨在为同类桥梁检测提供参考。
参考文献
[1]胡钊芳.公路桥梁荷载试验.北京:人民交通出版社,2003
[2]刘自明,王邦楣.桥梁工程检测手册.北京:人民交通出版社,2002
[3]1982年10月发布,大跨径混凝土桥梁的试验方法
[4](88)公路技字11号,公路旧桥承载能力鉴定方法
[文章编号]1006-7619(2010)02-20-88
[作者简介]高飞(1979-),男,满族,辽宁抚顺人,重庆市公路工程质量检测中心,硕士研究生,工程师,主要从事桥梁承载能力检测评估、交通建设工程质量检测等研究。