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【摘要】本文以通过对一座该类型大桥的具体分析，进行了装配式小箱梁连续桥梁动静载实验，介绍了整个实验的具体方案和步骤，然后对整个大桥的结构进行了具体分析，也对同类型桥梁的这方面实验提供具有参考价值的资料。
【关键词】装配式小箱梁;动静载试验;校验系数；实验结论
中图分类号：U448.21+3文献标识码： A 文章编号：
1引言
像预制装载式小箱梁这方面建设的步骤，首先是在预制的场所对各个小箱梁进行单独预制，然后将预制完成的箱梁通过起重设备在桥梁上进行架设，最后一个步骤就是用浇筑混凝土将所有箱梁在纵向和横向合为一体。因为这种建筑方法具有建筑结构合理，整体施工方便，成本低等优点，经济效益明显，所以在大多数的城市高架桥和道路桥梁建设中被采用。
2静载试验
2.1试验荷载及测试项目
进行动静载方面的实验，首先要对主要控制断面的设计内力进行计算，其结果是选择实验用车的一个标准。而后根据该计算结构与静力荷载效率要求选择车辆。基于此，在充分考虑车辆特性后选择了6辆载重34t的车辆作为加载实验车辆。实验车辆的前后轴距，中前轴距和中后轴距分别为180cm，350cm，140cm。整个大桥的第一跨（边跨）和第二跨（中跨）作为实验对象。。测试断面为边跨跨中附近断面(正弯矩最大处)、支座附近断面(负弯矩较小处)和中跨跨中断面(正弯矩最大处)。边跨跨中附近断面通过计算得出,支座附近断面为靠近支座1·2倍梁高处。具体测试项目包括:①边跨跨中附近断面在相应最不利对称加载和偏载下的截面混凝土应力;②边跨跨中附近断面加载时,边跨跨中断面挠度;③支座附近断面在相应最不利加载下的截面混凝土应力;④中跨跨中断面在相应最不利对称和偏载下的截面混凝土应力;⑤中跨跨中断面加载时,中跨跨中断面挠度。
2.2测点布置及测试仪器
各测试断面应力测点和挠度测点布置如图1(支座附近断面没有挠度测点)。
2.3加载效率和理论计算
为了解桥梁在设计荷载和试验荷载下个测试断面的内力和应力,通过有限元方法进行分析计算,上部结构共划分为320个单元,每米长度的预制小箱梁为一个计算单元,采用柔性铰法,相邻的单元间通过实际长度的现浇混凝土单元连接。各加载工况的加载布置均由计算分析确定,各试验工况的荷载效率系数介于0·8~1·05之间。
2.4静载试验结果及分析
部分工况中各测点应力和位移结果如表1~表4。从表中可以得出:
(1)用各测点测得的实际应力、挠度值除以相应的计算值,得到桥梁结构校验系数。桥梁所有试验控制断面混凝土应力主要测点的试验校验系数在0·11~0·98之间,连续梁跨中挠度的试验校验系数在0·29~0·96之间。桥梁结构的整体刚度满足设计规范要求。
(2)由于各个小箱梁所承受的弯矩与其梁底的应力成正比:σ=M·y/I。
通过实际测得各箱梁底的应力,可得相应工况下各小梁的横向分布系数(见图2)可见在横向对称荷载和在横向偏心荷载作用下,箱梁截面应力分布和挠度分布均匀性好。说明装配式小箱梁连续梁桥具有很好的横向分布性能。
(3)试验数据还表明,各控制荷载卸载后的结够相对残余应变和相对残余挠度均远小于20%;同时,逐级增加试验荷载大小,结构混凝土应力和箱梁挠度均基本上按相应比例增加,表明桥梁一直处于弹性工作阶段。
3动载试验
动载试验是测量桥梁在移动车辆荷载作用下结构的静态和动态反应总和,计算动荷载作用下结构反应的动态增量,以掌握交通荷载对桥梁的动态影响
3.1动载试验目的
(1)测得在移动车辆荷载作用下桥梁结构的动态增量,进而判断结构在受到不同动荷载作用下的动态反应是否在容许范围内。
(2)了解桥跨结构的固有振动特性及其在长期使用阶段的动力性能。
3.2测试内容
测试内容为中跨跨中断面箱梁混凝土动应力,测点的选择为静载试验应力测试的4#、5#和6#测点。
3.3动载试验方法
动载试验采用3辆载重车(车辆总重量与静载试验车辆重量相同),分别以20、30km/h的车速驶过桥面,采用DH3817动态应变采集系统记录所有测点的动应变时程信号。
3.4动载试验测试结构及分析
一辆34t的车以车速为20、30km/h匀速通过桥跨结构,从而引起桥梁结构产生振动。典型的波形图如图3所示。
4结语
(1)通过对该桥动静载试验,得到该桥的挠度和应变校验系数均在正常范围内,说明该桥的强度和刚度均满足设计要求,结构处于弹性变形状态。
(2)通过对动静载试验数据的分许可以得出,装配式小箱梁连续梁桥具有良好的整体刚度的横向分布性能,在对称荷载和非对称荷载作用下,各片主梁都参与受力,且受力较均匀,说明该桥型比较适合桥宽较大的桥。
(3)动荷载作用下各小箱梁应力的动力放大系数在1·01~1·15之间,比计算值低,说明桥面平整,车辆对桥梁的冲击作用较小。
参考文献
[1]范立础.橋梁工程[M].北京:人民交通出版社,1987.
[2]E C汉勃利.桥梁上部构造性能[M].北京:人民交通出版社,1982.
[3]JTG D62-2004,公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].
[4]JTG B01-2003,公路工程技术标准[S].
[5]刘自明.桥梁工程检测手册[M].北京:人民交通出版社,2002.
【关键词】装配式小箱梁;动静载试验;校验系数；实验结论
中图分类号：U448.21+3文献标识码： A 文章编号：
1引言
像预制装载式小箱梁这方面建设的步骤，首先是在预制的场所对各个小箱梁进行单独预制，然后将预制完成的箱梁通过起重设备在桥梁上进行架设，最后一个步骤就是用浇筑混凝土将所有箱梁在纵向和横向合为一体。因为这种建筑方法具有建筑结构合理，整体施工方便，成本低等优点，经济效益明显，所以在大多数的城市高架桥和道路桥梁建设中被采用。
2静载试验
2.1试验荷载及测试项目
进行动静载方面的实验，首先要对主要控制断面的设计内力进行计算，其结果是选择实验用车的一个标准。而后根据该计算结构与静力荷载效率要求选择车辆。基于此，在充分考虑车辆特性后选择了6辆载重34t的车辆作为加载实验车辆。实验车辆的前后轴距，中前轴距和中后轴距分别为180cm，350cm，140cm。整个大桥的第一跨（边跨）和第二跨（中跨）作为实验对象。。测试断面为边跨跨中附近断面(正弯矩最大处)、支座附近断面(负弯矩较小处)和中跨跨中断面(正弯矩最大处)。边跨跨中附近断面通过计算得出,支座附近断面为靠近支座1·2倍梁高处。具体测试项目包括:①边跨跨中附近断面在相应最不利对称加载和偏载下的截面混凝土应力;②边跨跨中附近断面加载时,边跨跨中断面挠度;③支座附近断面在相应最不利加载下的截面混凝土应力;④中跨跨中断面在相应最不利对称和偏载下的截面混凝土应力;⑤中跨跨中断面加载时,中跨跨中断面挠度。
2.2测点布置及测试仪器
各测试断面应力测点和挠度测点布置如图1(支座附近断面没有挠度测点)。
2.3加载效率和理论计算
为了解桥梁在设计荷载和试验荷载下个测试断面的内力和应力,通过有限元方法进行分析计算,上部结构共划分为320个单元,每米长度的预制小箱梁为一个计算单元,采用柔性铰法,相邻的单元间通过实际长度的现浇混凝土单元连接。各加载工况的加载布置均由计算分析确定,各试验工况的荷载效率系数介于0·8~1·05之间。
2.4静载试验结果及分析
部分工况中各测点应力和位移结果如表1~表4。从表中可以得出:
(1)用各测点测得的实际应力、挠度值除以相应的计算值,得到桥梁结构校验系数。桥梁所有试验控制断面混凝土应力主要测点的试验校验系数在0·11~0·98之间,连续梁跨中挠度的试验校验系数在0·29~0·96之间。桥梁结构的整体刚度满足设计规范要求。
(2)由于各个小箱梁所承受的弯矩与其梁底的应力成正比:σ=M·y/I。
通过实际测得各箱梁底的应力,可得相应工况下各小梁的横向分布系数(见图2)可见在横向对称荷载和在横向偏心荷载作用下,箱梁截面应力分布和挠度分布均匀性好。说明装配式小箱梁连续梁桥具有很好的横向分布性能。
(3)试验数据还表明,各控制荷载卸载后的结够相对残余应变和相对残余挠度均远小于20%;同时,逐级增加试验荷载大小,结构混凝土应力和箱梁挠度均基本上按相应比例增加,表明桥梁一直处于弹性工作阶段。
3动载试验
动载试验是测量桥梁在移动车辆荷载作用下结构的静态和动态反应总和,计算动荷载作用下结构反应的动态增量,以掌握交通荷载对桥梁的动态影响
3.1动载试验目的
(1)测得在移动车辆荷载作用下桥梁结构的动态增量,进而判断结构在受到不同动荷载作用下的动态反应是否在容许范围内。
(2)了解桥跨结构的固有振动特性及其在长期使用阶段的动力性能。
3.2测试内容
测试内容为中跨跨中断面箱梁混凝土动应力,测点的选择为静载试验应力测试的4#、5#和6#测点。
3.3动载试验方法
动载试验采用3辆载重车(车辆总重量与静载试验车辆重量相同),分别以20、30km/h的车速驶过桥面,采用DH3817动态应变采集系统记录所有测点的动应变时程信号。
3.4动载试验测试结构及分析
一辆34t的车以车速为20、30km/h匀速通过桥跨结构,从而引起桥梁结构产生振动。典型的波形图如图3所示。
4结语
(1)通过对该桥动静载试验,得到该桥的挠度和应变校验系数均在正常范围内,说明该桥的强度和刚度均满足设计要求,结构处于弹性变形状态。
(2)通过对动静载试验数据的分许可以得出,装配式小箱梁连续梁桥具有良好的整体刚度的横向分布性能,在对称荷载和非对称荷载作用下,各片主梁都参与受力,且受力较均匀,说明该桥型比较适合桥宽较大的桥。
(3)动荷载作用下各小箱梁应力的动力放大系数在1·01~1·15之间,比计算值低,说明桥面平整,车辆对桥梁的冲击作用较小。
参考文献
[1]范立础.橋梁工程[M].北京:人民交通出版社,1987.
[2]E C汉勃利.桥梁上部构造性能[M].北京:人民交通出版社,1982.
[3]JTG D62-2004,公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].
[4]JTG B01-2003,公路工程技术标准[S].
[5]刘自明.桥梁工程检测手册[M].北京:人民交通出版社,2002.