中承式钢筋混凝土肋拱桥动静载试验分析

2011-04-14梁开波

山西建筑 2011年17期

梁开波

1 工程概况

该桥建于1993年5月，全桥共1孔，单孔净跨径为60.0 m，桥梁全长71.2 m。桥面宽度为2.2 m+7.5 m+2.2 m，上部结构为中承式钢筋混凝土双肋无铰拱桥，主拱圈为钢筋混凝土矩形截面，矢跨比为1/5，吊杆共12对，吊杆间距为4.1 m。下部结构为石砌重力式桥台，扩大基础，桥面为混凝土铺装。设计荷载等级为汽车—20级，挂车—100。该桥于2003年进行过加固维修处理，主要是横梁粘贴纤维布加固，裂缝封闭注浆处理，吊杆外包裹混凝土，桥面重新浇筑。

2 试验目的

通过本次桥梁动静载试验，检测地震后该桥的总体技术状况及实际承载能力状态是否满足设计文件和规范要求，评定桥梁营运状态，为实施桥梁管制、日常监测及维修加固提供基础资料。

3 静载试验

3.1 试验荷载

本次静载试验采用内力等效原则，即用等效荷载在测试截面产生的内力与标准车在测试截面产生的内力等效对加载孔进行测试，荷载效率ηq按《公路桥梁承载能力检测评定规程》(送审稿)取值，为保证试验效果，ηq应介于0.85～1.05之间，ηq按下式计算:

其中，Ss为静力试验荷载作用下，某一加载试验项目对应的加载控制截面内力或变位的最大计算效应值;S为控制荷载作用下控制截面最不利计算内力值(不计冲击);μ为按规范取用的冲击系数。本次试验荷载效率ηq如表1所示。

表1 试验荷载效率ηq

考虑到该桥刚遭受过地震灾害破坏，静载试验的安全性，本次试验采用两辆解放车分级对该桥进行加载。

3.2 试验工况

为保障桥梁结构及试验的安全，试验荷载采用逐级递增的原则进行，并随时监测裂缝变化情况。加载工况按各测试项目的最不利情况布载，本次加载按主拱肋拱顶弯矩影响线最大正弯矩加载，试验荷载共分为三级:

3.3 加载车辆、挠度及应变测点布置

挠度点布置:加载时采用两辆解放车分级对该桥进行加载。挠度点布置在固定横梁、L/4和L/2处吊杆横梁支点和跨中位置，具体布置情况见图1。

应变点布置:本次试验应变测试断面为L/2处吊杆横梁(6号吊杆横梁)跨中截面，各测点布置如图2所示。

3.4 挠度测试结果分析

该桥在各级偏心荷载作用下，跨中处横梁和四分点横梁在工况荷载作用下的挠度实测值均小于理论计算值，大部分横梁挠度校验系数η在0.75～0.95之间，已接近于1，表明该桥安全储备不足。第三级荷载卸载后，相对残余比a均小于20%，荷载挠度曲线基本呈线形变化，见图3，图4。全桥处于弹性工作状态。

3.5 应变测试结果及分析

对各级荷载作用下跨中处横梁应变测试其应变校验系数在0.17～0.41之间，在规范限值内。从荷载—应变曲线图5可看出:应变图在距离横梁底面25 cm处，出现明显拐点，实测应变图呈非线形变化，说明在该桥横梁底面粘贴的纤维布对横梁承载能力起了一定的加强作用，该横梁受力已不满足平截面假定。

4 动载试验

4.1 试验方法

1)利用一辆约170 kN的汽车，在桥面上分别以10 km/h，20 km/h，30 km/h的行驶速度进行跑车和刹车，使桥梁受迫振动，量测桥梁的振动频率、振幅和阻尼。2)将一辆约170 kN的汽车在高约15 cm的垫木上使后轮自由下落对桥梁进行振动，量测桥梁的固有振动频率、振幅和阻尼。3)在无载荷作用下，用自然脉动方法测量桥梁的固有振动频率、振幅和阻尼。