异性桥梁静载试验结果及分析

2011-09-06张万振马君良

黑龙江交通科技 2011年6期

关键词：静载试验分析

张万振，马君良

(石家庄市公路桥梁建设集团)

异性桥梁静载试验结果及分析

张万振，马君良

(石家庄市公路桥梁建设集团)

摘要:对异性桥梁静载试验结果进行了分析。

关键词:异性桥梁;静载试验;结果;分析

1 试验荷载及测点布置

1.1 测试截面

选定第一跨7.443 m处(A-A截面)、第二跨9.453 m处(B-B截面)和支点左截面(C-C截面)作为测试截面，如图1所示。

图1 测试截面图

1.2 测点布置

测点布置如图2、图3所示，图中只取梁的一半布置图，其余测点均按对称布置，应变测点从N1-N11，挠度测点从N1-N7，B-B截面测点布置同A-A截面。

1.3 加载车辆

根据跨中截面的受力最不利布置，我们选用试验用车为6台解放车，模拟汽-20挂-100加载，车轮横向轮距为1.80 m，车辆荷载详细轴重、轴距如图4所示。

1.4 试验工况及加载位置

为验证跨中截面的最大正弯矩效应、最大挠度效应，支点截面的最大负弯矩效应，进行六种工况加载。

工况1:第一跨跨中(A-A)截面正弯矩偏心加载。工况2:第二跨跨中(B-B)截面正弯矩偏心加载。工况3:主梁支点(C-C)截面负弯矩偏心加载。加载布置图如图图3～图7所示。

图2 车辆轴重示意图

图3 A-A截面车辆纵向加载布置图

图4 B-B截面车辆纵向加载布置图

图5 C-C截面车辆纵向加载布置图

图6 车辆横向加载布置图(工况1，3)

图7 车辆横向加载布置图(工况2)

2 荷载试验结果及分析

2.1 试验荷载效率

试验荷载效率见表1。

表1 加载试验计算值及荷载效率

2.2 挠度测量及校验系数

各静力加载工况下的主梁挠度及其与试验计算值的比较见表2、表3。

表2 第1跨跨跨中偏载作用下测点挠度值 mm

表3 第2跨跨跨中偏载作用下测点挠度值 mm

试验结果分析:校验系数η系指桥梁结构某测点(截面)实测值与计算值之比，是评定结构工作状况，确定桥梁承载力的一个重要指标，一般要求η值不大于1，η值越小，说明结构的安全储备越大，η值过大或过小，都应从多方面分析原因，如η值过大可能说明结构的材料强度较低，结构各部分联结性较差，刚度较低等。η值过小说明材料的强度及弹性模量较高。

从表2～表3可以看出，第1跨跨中加载挠度校验系数最大值0.729，在预应力混凝土桥校验系数常见之0.60～1.00内，但缺少一定的安全储备;第2跨跨中加载挠度校验系数最大值0.792，在预应力混凝土桥校验系数常见之0.60～1.00内;说明该桥结构刚度可满足汽-20、挂-100级荷载使用要求，但安全储备较小。

2.3 应变测量及校验系数

应力测试的目的是通过测试梁体在试验荷载作用下应力增量的大小，直接了解结构的实际工作状态。

桥主梁为预应力混凝土箱梁，通过实测应变及混凝土的弹性模量推算混凝土应力。应变测试采用长沙金码公司生产的振弦式应变传感器(部分可以测温度)及JMZX-ZOOX振弦式应变传感器采集系统。该系统的优点是:可预先埋置在混凝土当中，测试方便且灵敏度高，测试精度可达到1协e。目前国内外混凝土应力测试一般通过应变测量换算应力值，即

式中:σ为荷载作用下混凝土的应力;E为混凝土弹性模量;ε应力为荷载作用下混凝土应变。

实际测出的混凝土应变则是包含其它变形影响的总应变 ε，即

式中:ε应力为应力应变;ε温度为温度变化引起的混凝土应变。

为消除混凝土温度应变，在各试验工况中，同时测得混凝土应变ε应力和温度应变ε温度，按式(2)即可得到应力应变，由于实际的车辆加载时间很短，因此可忽略温度变化对混凝土的影响，因此ε温度，实测的混凝土应变ε=ε应力。

跨中偏载作用下主要测点混凝土应变值见表4。

应力试验结果分析:试验结果分析:校验系数η系指桥梁结构某测点(截面)实测值与计算值之比，是评定结构工作状况，确定桥梁承载力的一个重要指标，一般要求η值不大于1，η值越小，说明结构的安全储备越大，η值过大或过小，都应从多方面分析原因，如η值过大可能说明结构的材料强度较低，结构各部分联结性较差，刚度较低等。η值过小说明材料的强度及弹性模量较高。

可以得出，在第1跨跨中偏载作用下，最大纵向应变校验系数为0.774，在预应力混凝土桥校验系数常见之0.50～0.90内，最大横向应变校验系数为0.769，在预应力混凝土桥校验系数常见之0.50～0.90内，安全储备较小。