張建平,劉小兵
(貴州宏信創(chuàng)達(dá)工程檢測咨詢有限公司,貴州 貴陽 550014)
長久以來,傳統(tǒng)橋梁建設(shè)費用投入高、材料消耗高,而且環(huán)保問題較為突出,很難滿足綠色公路建設(shè)發(fā)展要求。密梁式型鋼組合梁橋的建設(shè)更加經(jīng)濟(jì)、綠色,有效減少環(huán)境影響,能源消耗大幅度地降低。該文就密梁式型鋼組合梁橋在動靜載試驗下能否滿足設(shè)計規(guī)范要求進(jìn)行研究。
近年來,很多學(xué)者研究了各種橋梁在動靜載試驗下能否滿足設(shè)計規(guī)范要求。劉永平[1]結(jié)合具體橋梁荷載試驗進(jìn)行計算分析,對橋梁承載能力進(jìn)行評估分析。畢雨田[2]通過對某5跨連續(xù)箱梁橋進(jìn)行靜荷載試驗,結(jié)果表明實測值和理論計算值吻合較好。付少輝[3]對高墩大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋梁荷載試驗進(jìn)行研究。謝棟明、王艷軍[4]通過Midas 數(shù)值模擬對荷載試驗的應(yīng)用進(jìn)行研究。Wu Chengchen[5]對空心板簡支梁橋荷載試驗進(jìn)行了研究。姚偉、張榮、范磊[6]對橋梁成橋荷載試驗與單梁荷載試驗進(jìn)行比較研究。
該文將根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范,結(jié)合實際監(jiān)測數(shù)據(jù)和有限元數(shù)值模擬分析,密梁式型鋼組合梁在動靜載試驗下能否滿足設(shè)計規(guī)范要求進(jìn)行研究。選取有代表性的試驗跨作為研究對象。
某高速匝道橋總長698.1 m,采用跨徑組合為(9×30 m+8×30 m+4×30 m)的密梁式型鋼組合梁,橋面連續(xù);橋墩采用鋼管混凝土圓柱墩+預(yù)應(yīng)力鋼箱混凝土蓋梁。
采用Midas Civil 2020對該橋第一聯(lián)有限元建立模型,通過計算,選取該橋第一聯(lián)第1 跨跨中最大正彎矩截面(J1)作為測試截面,采用350 kN/車的三軸試驗車,分三級加載,由此計算得到荷載效率如表1 所示。
表1 靜載試驗效率系數(shù)
應(yīng)變測點布置在各H 型鋼上,每片型鋼主梁上布置2 個測點,如圖1 所示。
圖1 H 型鋼主梁靜態(tài)應(yīng)變測試布置示意圖(cm)
試驗跨撓度測點,在每片型鋼主梁中心位置橫向布置8 個撓度測點,如圖2 所示。
圖2 H 撓度測試斷面布置示意圖(cm)
該橋在該加載工況下,撓度實測數(shù)據(jù)及校驗系數(shù)如表2 所示。撓度分布曲線如圖3~4 所示。
圖3 測點撓度變化曲線
圖4 F4#測點實測彈性撓度值與荷載的關(guān)系曲線
表2 工況1 撓度實測值與理論值比較
由表2 及圖3~4 數(shù)據(jù)分析可知:試驗荷載下,試驗橋跨撓度值與荷載水平具有良好的線性關(guān)系,并且撓度值隨荷載增大而增大,相對殘余撓度都在20%范圍以內(nèi),小于規(guī)范限制,表明該橋試驗橋跨結(jié)構(gòu)剛度滿足設(shè)計要求。
主梁的應(yīng)變實測數(shù)據(jù)及校驗系數(shù)如表3 所示。應(yīng)變分布曲線如圖5~6 所示。
圖5 測點應(yīng)變變化曲線
圖6 4-1#測點實測彈性應(yīng)變值與荷載的關(guān)系曲線
表3 工況1 應(yīng)變實測值與理論值比較
由表3 及圖5~6 數(shù)據(jù)分析可知:試驗荷載下,應(yīng)變實測值與理論計算值之間變化規(guī)律一致,并且應(yīng)變值隨荷載增大而增大,相對殘余撓度都在20%范圍以內(nèi),小于規(guī)范限制,表明該橋處于彈性工作范圍內(nèi),整體工作性能良好。
動載試驗分別進(jìn)行無障礙行車及剎車試驗,無障礙行車用重約350 kN 按對稱情形,以30 km/h、40 km/h、50 km/h 的速度勻速跑車使橋梁產(chǎn)生受迫振動,剎車試驗以30 km/h、40 km/h 進(jìn)行勻速跑車,在預(yù)定的截面位置進(jìn)行剎車。該橋理論計算沖擊系數(shù)為0.160,經(jīng)數(shù)據(jù)分析計算得到實測動應(yīng)變和沖擊系數(shù)如表4 所示。
表4 第1 跨動應(yīng)變及沖擊系數(shù)
由表4 可知,該橋試驗跨無障礙行車試驗中,在相同車輛不同車速行駛情況下,沖擊系數(shù)隨車速先增大而增大。該橋在剎車試驗中,最大沖擊系數(shù)也小于理論計算值,表明該橋平整度較好,結(jié)構(gòu)性能滿足設(shè)計荷載下的正常使用要求。
(1)在靜載試驗中,中載作用下該橋?qū)崪y撓度值和應(yīng)變值與理論計算值之間變化規(guī)律一致,并且跨中截面最大撓度值和應(yīng)變值遠(yuǎn)小于理論值。試驗橋跨撓度值和應(yīng)變值與荷載水平具有良好的線性關(guān)系,實測值隨荷載增大而增大,表明試驗橋跨剛度滿足要求。
(2)在靜載試驗中,卸載后各測點的殘余撓度值非常小,并且在試驗過程中沒有發(fā)現(xiàn)裂縫,表明橋梁處于彈性工作范圍內(nèi)。
(3)在動載試驗中,在相同車輛不同車速行駛情況下,試驗跨第一跨沖擊系數(shù)隨車速增大而增大。最大沖擊系數(shù)小于理論計算值。該橋在剎車試驗中,最大沖擊系數(shù)也小于理論計算值,表明該橋平整度較好,橋梁處于彈性工作范圍內(nèi)。