張萬振,馬君良
(石家莊市公路橋梁建設(shè)集團)
異性橋梁靜載試驗結(jié)果及分析
張萬振,馬君良
(石家莊市公路橋梁建設(shè)集團)
摘 要:對異性橋梁靜載試驗結(jié)果進行了分析。
關(guān)鍵詞:異性橋梁;靜載試驗;結(jié)果;分析
選定第一跨7.443 m處(A-A截面)、第二跨9.453 m處(B-B截面)和支點左截面(C-C截面)作為測試截面,如圖1所示。
圖1 測試截面圖
測點布置如圖2、圖3所示,圖中只取梁的一半布置圖,其余測點均按對稱布置,應(yīng)變測點從N1-N11,撓度測點從N1-N7,B-B截面測點布置同A-A截面。
根據(jù)跨中截面的受力最不利布置,我們選用試驗用車為6臺解放車,模擬汽-20掛-100加載,車輪橫向輪距為1.80 m,車輛荷載詳細軸重、軸距如圖4所示。
為驗證跨中截面的最大正彎矩效應(yīng)、最大撓度效應(yīng),支點截面的最大負彎矩效應(yīng),進行六種工況加載。
工況1:第一跨跨中(A-A)截面正彎矩偏心加載。工況2:第二跨跨中(B-B)截面正彎矩偏心加載。工況3:主梁支點(C-C)截面負彎矩偏心加載。加載布置圖如圖圖3~圖7所示。
圖2 車輛軸重示意圖
圖3 A-A截面車輛縱向加載布置圖
圖4 B-B截面車輛縱向加載布置圖
圖5 C-C截面車輛縱向加載布置圖
圖6 車輛橫向加載布置圖(工況1,3)
圖7 車輛橫向加載布置圖(工況2)
試驗荷載效率見表1。
表1 加載試驗計算值及荷載效率
各靜力加載工況下的主梁撓度及其與試驗計算值的比較見表2、表3。
表2 第1跨跨跨中偏載作用下測點撓度值 mm
表3 第2跨跨跨中偏載作用下測點撓度值 mm
試驗結(jié)果分析:校驗系數(shù)η系指橋梁結(jié)構(gòu)某測點(截面)實測值與計算值之比,是評定結(jié)構(gòu)工作狀況,確定橋梁承載力的一個重要指標,一般要求η值不大于1,η值越小,說明結(jié)構(gòu)的安全儲備越大,η值過大或過小,都應(yīng)從多方面分析原因,如η值過大可能說明結(jié)構(gòu)的材料強度較低,結(jié)構(gòu)各部分聯(lián)結(jié)性較差,剛度較低等。η值過小說明材料的強度及彈性模量較高。
從表2~表3可以看出,第1跨跨中加載撓度校驗系數(shù)最大值0.729,在預(yù)應(yīng)力混凝土橋校驗系數(shù)常見之0.60~1.00內(nèi),但缺少一定的安全儲備;第2跨跨中加載撓度校驗系數(shù)最大值0.792,在預(yù)應(yīng)力混凝土橋校驗系數(shù)常見之0.60~1.00內(nèi);說明該橋結(jié)構(gòu)剛度可滿足汽-20、掛-100級荷載使用要求,但安全儲備較小。
應(yīng)力測試的目的是通過測試梁體在試驗荷載作用下應(yīng)力增量的大小,直接了解結(jié)構(gòu)的實際工作狀態(tài)。
橋主梁為預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁,通過實測應(yīng)變及混凝土的彈性模量推算混凝土應(yīng)力。應(yīng)變測試采用長沙金碼公司生產(chǎn)的振弦式應(yīng)變傳感器(部分可以測溫度)及JMZX-ZOOX振弦式應(yīng)變傳感器采集系統(tǒng)。該系統(tǒng)的優(yōu)點是:可預(yù)先埋置在混凝土當中,測試方便且靈敏度高,測試精度可達到1協(xié)e。目前國內(nèi)外混凝土應(yīng)力測試一般通過應(yīng)變測量換算應(yīng)力值,即
式中:σ為荷載作用下混凝土的應(yīng)力;E為混凝土彈性模量;ε應(yīng)力為荷載作用下混凝土應(yīng)變。
實際測出的混凝土應(yīng)變則是包含其它變形影響的總應(yīng)變 ε,即
式中:ε應(yīng)力為應(yīng)力應(yīng)變;ε溫度為溫度變化引起的混凝土應(yīng)變。
為消除混凝土溫度應(yīng)變,在各試驗工況中,同時測得混凝土應(yīng)變ε應(yīng)力和溫度應(yīng)變ε溫度,按式(2)即可得到應(yīng)力應(yīng)變,由于實際的車輛加載時間很短,因此可忽略溫度變化對混凝土的影響,因此ε溫度,實測的混凝土應(yīng)變ε=ε應(yīng)力。
跨中偏載作用下主要測點混凝土應(yīng)變值見表4。
應(yīng)力試驗結(jié)果分析:試驗結(jié)果分析:校驗系數(shù)η系指橋梁結(jié)構(gòu)某測點(截面)實測值與計算值之比,是評定結(jié)構(gòu)工作狀況,確定橋梁承載力的一個重要指標,一般要求η值不大于1,η值越小,說明結(jié)構(gòu)的安全儲備越大,η值過大或過小,都應(yīng)從多方面分析原因,如η值過大可能說明結(jié)構(gòu)的材料強度較低,結(jié)構(gòu)各部分聯(lián)結(jié)性較差,剛度較低等。η值過小說明材料的強度及彈性模量較高。
可以得出,在第1跨跨中偏載作用下,最大縱向應(yīng)變校驗系數(shù)為0.774,在預(yù)應(yīng)力混凝土橋校驗系數(shù)常見之0.50~0.90內(nèi),最大橫向應(yīng)變校驗系數(shù)為0.769,在預(yù)應(yīng)力混凝土橋校驗系數(shù)常見之0.50~0.90內(nèi),安全儲備較小。
表4 第1跨跨中偏載作用下主要測點混凝土應(yīng)變值 με
從表4可以得出,在第2跨跨中偏載作用下,最大縱向應(yīng)變校驗系數(shù)為0.778,在預(yù)應(yīng)力混凝土橋校驗系數(shù)常見之0.50~0.90內(nèi),最大橫向應(yīng)變校驗系數(shù)為0.714,在預(yù)應(yīng)力混凝土橋校驗系數(shù)常見之0.50~0.90內(nèi),安全儲備較小。
以上數(shù)據(jù)表明,該橋目前強度可滿足汽-20級、掛-100級荷載使用要求,安全儲備較小。
中圖分類號:U442
C
1008-3383(2011)06-0141-02
收稿日期:2010-12-07