摘要：橋梁的靜力學(xué)性能是評價(jià)橋梁運(yùn)營狀況和承載能力的重要指標(biāo)之一。現(xiàn)以某市西北環(huán)線高架橋?yàn)槔?，介紹了預(yù)應(yīng)力混凝土空心板連續(xù)梁橋動力學(xué)實(shí)驗(yàn)的主要內(nèi)容、方法，同時(shí)建立了該橋的ansys有限元模型，驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)分析的結(jié)果，為同類橋梁分析及實(shí)驗(yàn)提供一定經(jīng)驗(yàn)和范例。為橋梁的竣工驗(yàn)收和以后的養(yǎng)護(hù)維修工作提供科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁；靜力學(xué)特性；實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

中圖分類號：TU448.28 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1008－0422(2007)09－0082－04

1 前言

改革開放以來我國交通事業(yè)得到了飛速發(fā)展，特別是近十幾年來為加強(qiáng)交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、加快經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，許多大型橋梁如雨后春筍般橫跨我國的大江南北。一些橫跨大江大河甚至是跨海的橋梁跨度不斷增大，從跨徑達(dá)幾百米的拱橋和斜拉橋到跨徑過千米的懸索橋，跨徑越來越大，柔度越來越大?？v觀國內(nèi)外橋梁建設(shè)的歷程可以發(fā)現(xiàn)，我們對橋梁靜態(tài)特性和動態(tài)特性進(jìn)行了大量的理論分析和實(shí)驗(yàn)研究。新型橋型的出現(xiàn)，橋梁跨度的增大使得一些大型橋梁因靜力性能出現(xiàn)過許多嚴(yán)重的甚至是災(zāi)難性的后果。對大量的橋梁進(jìn)行現(xiàn)場測試也顯得尤為重要，也可以為以后的規(guī)范提供重要依據(jù)。橋梁靜載試驗(yàn)是測量橋梁在各種靜力荷載工況下的各個(gè)控制截面的應(yīng)力應(yīng)變及結(jié)構(gòu)的變形，從而確定結(jié)構(gòu)的實(shí)際工作性能與設(shè)計(jì)期望值是否相符，它是檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度以及其它性能最直接、最有效的辦法。

國內(nèi)外，許多學(xué)者對不同的橋梁進(jìn)行了靜動力學(xué)分析，得到了它們的靜動態(tài)參數(shù)。邵旭東等人對二次預(yù)應(yīng)力梁的徐變進(jìn)行了理論分析，并且對其承載力進(jìn)行了試驗(yàn)研究。林波混凝土收縮徐變提出了新的計(jì)算方法，同時(shí)用試驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證。肖汝誠對超大跨度橋梁在靜風(fēng)荷載作用下的靜力、動力特性進(jìn)行了研究。程進(jìn)對纜索承重橋梁進(jìn)行了非線性空氣靜力穩(wěn)定性研究，等等。

本文結(jié)合工程實(shí)例對高架橋預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁的靜力學(xué)特性進(jìn)行了分析與研究，并與有限元模擬結(jié)果進(jìn)行了比較。為橋梁的竣工驗(yàn)收和以后的養(yǎng)護(hù)維修工作提供科學(xué)依據(jù)。

2 高架橋工程概況

某市西北環(huán)線高架橋是新建橋梁，擬于2006年年底竣工通車。西北環(huán)線高架橋、立交橋工程是某市二環(huán)線的重要樞紐工程之一，屬于城市快速千道，它的修建，對于完善城市交通布局，緩解某市區(qū)交通堵塞，具有非常重要的作用。

為了檢驗(yàn)橋梁的施工質(zhì)量，判斷橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)際承載能力是否滿足設(shè)計(jì)要求，對高架橋連續(xù)梁進(jìn)行了靜力學(xué)實(shí)驗(yàn)研究，以便對橋梁的現(xiàn)狀做出科學(xué)客觀的評價(jià)，并且為橋梁竣工驗(yàn)收和以后的養(yǎng)護(hù)維修工作提供可靠依據(jù)。

某市西北環(huán)線高架橋和某立交橋上部結(jié)構(gòu)為C40現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力等截面連續(xù)箱梁；下部結(jié)構(gòu)：基礎(chǔ)D220cm人工挖孔灌注樁，橋墩柱為花瓶式方柱墩。該橋設(shè)計(jì)荷載為汽超－20級，掛－120；橋面寬度：主橋2×12.8m；上下匝道橋?qū)?.0m：立交橋凈高：二環(huán)線>5.0m；匝道>4.5m；抗地震基本烈度：7度。結(jié)構(gòu)主要技術(shù)參數(shù)：主橋1聯(lián)5×30m，全長150m，是西北環(huán)線的主橋段；上下兩側(cè)匝道跨徑組成為：3×30m，全長90m；

上部結(jié)構(gòu)：5跨現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力等截面連續(xù)箱梁，采用C40混凝土，箱梁高1.68m，上下兩側(cè)匝道橋面寬8.0m，箱梁高1.524m；

主橋橋面：寬12.8m，坡度為1.5％的雙向橫坡；

橋墩：該橋?yàn)榛ㄆ渴椒街?，采用C30混凝土：

樁基礎(chǔ)：采用D220cm人工挖孔式灌注樁，為C25混凝土：

橋臺：采用輕型橋臺，兩排D150 cm人工挖孔式灌注樁基礎(chǔ)；

支座：全橋均采用QZ系列橋梁球形支座；

設(shè)計(jì)荷載：汽－超20，掛車－120；

抗震烈度：7度。

根據(jù)《某市西北環(huán)線高架橋工程施工圖設(shè)計(jì)》圖紙及其附件，通過有限元軟件ANSYS 10.0建立有限元模型。

按照設(shè)計(jì)荷載：汽－超20，掛車－120對橋梁上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行驗(yàn)算，并結(jié)合《大跨徑混凝土橋梁試驗(yàn)方法》的相關(guān)規(guī)定，確定試驗(yàn)主要控制截面和檢測內(nèi)容。

3 橋梁靜力學(xué)分析

3．1 靜力學(xué)分析及其結(jié)果

經(jīng)過有限元軟件ANSYS分析，試驗(yàn)跨在最大正彎矩作用下的最大拉應(yīng)力為1.37MPa，位于跨中箱梁底部，試驗(yàn)跨在設(shè)計(jì)荷載的作用下，跨中最大拉應(yīng)力為1.87MPa。

試驗(yàn)跨跨中和橋墩位置應(yīng)力測試點(diǎn)布置。試驗(yàn)跨E62－E63跨中截面(1/2截面)在最大正彎矩工況時(shí)汽車擺放的位置，其對應(yīng)的應(yīng)力值見表1；偏載工況時(shí)，載重車壓西側(cè)，各控制截面的應(yīng)力值見表3－2。E62墩最大負(fù)彎矩工況時(shí)汽車擺放的位置，其對應(yīng)的應(yīng)力值見表2。

試驗(yàn)跨撓度測試點(diǎn)位置，最大正彎矩工況時(shí)，其對應(yīng)的撓度見表4；偏載工況時(shí)，載重車壓西側(cè)，各控制點(diǎn)的撓度值見表5。

經(jīng)過有限元軟件ANSYS分析，試驗(yàn)跨在最大正彎矩作用下的最大撓度為2.62mm，位于跨中位置。在設(shè)計(jì)荷載作用下的最大撓度為2.726mm，位于跨中位置。

靜載試驗(yàn)結(jié)果分析評定

a、最大應(yīng)力值小于允許應(yīng)力，符合規(guī)范。

b、殘余應(yīng)力與最大變形之比≤O.2，符合規(guī)范。

c、大橋加載效率0.98，符合規(guī)范。

d、試驗(yàn)跨最大撓度≤L/800，同時(shí)小于理論計(jì)算值，符合規(guī)范要求。

通過靜載試驗(yàn)，該橋各控制截面在不同荷載作用下，位移與應(yīng)力均小于規(guī)范允許值。雖在跨中位置局部產(chǎn)生較大拉應(yīng)力，但由于是預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁，大橋承載性能儲備較高。卸除荷載后，位移與應(yīng)變·恢復(fù)良好，殘余應(yīng)力和殘余變形較小，該橋整體彈性性能良好。

4 結(jié)論

建立了高架橋預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁的有限元模型，分析了其振動的靜力學(xué)特性。介紹了預(yù)應(yīng)力混凝土空心板連續(xù)梁橋動力學(xué)實(shí)驗(yàn)的主要內(nèi)容、方法，同時(shí)建立了該橋的an－sys有限元模型，驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)分析的結(jié)果，為同類橋梁分析及實(shí)驗(yàn)提供一定經(jīng)驗(yàn)和范例。為橋梁的竣工驗(yàn)收和以后的養(yǎng)護(hù)維修工作提供科學(xué)依據(jù)。