钢桁架连续梁桥结构受力特性静载试验分析

2023-11-07王珏

运输经理世界 2023年21期

王珏

[山西省交通建设工程质量检测中心（有限公司），山西太原030000]

1 工程概况

该桥为西藏加查水电站场内交通工程上游施工便桥，该桥跨越雅鲁藏布江，上部结构为4×40m 的钢桁架连续梁桥，全长170m。桥面横向布置为9.0m（行车道）+2×0.75m（人行道）+2×0.075m（栏杆），下部结构为双柱式桥墩，基础为桩基础。设计荷载为汽-60级，单跨最多允许两辆60t 车通行，行车速度不超过20km/h。桥跨方向规定从左岸侧到右岸侧为正方向，分别为第一跨、第二跨、第三跨、第四跨。墩台编号按正方向依次编号为0#桥台、1#墩、2#墩、3#墩、4#桥台。

2 钢桁架连续梁桥静载试方案

2.1 试验工况及加载方法

选择第一跨距0# 桥台17m 处为J1 截面、距1#墩顶中心线1m 处为J2 截面、第二跨跨中为J3 截面，共3个测试截面。根据控制截面内力等效原则，确保控制截面的荷载效率满足相关规范要求，总共采用6 台车作为加载车辆。所有加载车辆均为前中轴距3.25m，中后轴距1.5m，轮距1.8m 的三轴货车。静载试验开始前对所有加载车辆均进行过磅称重，前轴重约8t，中后轴重约33t，总重约41t。

根据该桥结构特点及测试截面荷载试验效率系数的要求，该桥加载车辆布置如下[1]。

其一，各工况车辆纵向布置如图1～图3 所示。

图1 J1 截面第三级加载纵桥向荷载布置图

图2 J2 截面第三级加载纵桥向荷载布置图

图3 J3 截面第三级加载纵桥向荷载布置图

其二，车辆偏载、正载横向布置如图4、图5 所示。

图4 偏载横断面布置图（单位：cm）

图5 正载横断面布置图（单位：cm）

2.2 测点布置

根据该类桥型的受力特点，主要在钢桁架弦杆部位布置应变测点，每一片钢桁架的上、下弦杆分别在上、下两侧各布置一个应变测点。下弦杆测点编号为A1～A22，上弦杆测点编号为B1～B22。

J1、J3 控制截面最大正弯矩时测量L1、L2 断面各测点挠度，L1、L2 断面分别离0#桥台20m 和58m 处，每个断面布置11 个测点，反射棱镜布置在每一片钢桁架正上方桥面处。

2.3 理论模型计算

根据桥梁结构、设计荷载情况，通过计算确定偏心加载工况以两车道控制加载计算控制内力，右偏（左岸侧至右岸侧方向）和对称加载以J1、J2、J3 截面为控制截面[2]。

根据计算分析结果，得出桥跨各控制截面在设计活载作用下的控制内力、在拟定试验车作用下的试验加载内力和试验效率见表1。

表1 拟定车重计算的静载试验效率

3 钢桁架连续梁桥静载试验结果分析

3.1 应变结果分析

根据荷载试验结果，在不同工况下各试验截面测点应变的实测应变值与理论计算值绘制应变对比，如图6～图11 所示[3]。

图6 （b）J1 截面上弦杆偏载实测应变值与理论计算值对比图

图6 （a）J1 截面下弦杆偏载应变实测应变值与理论计算值对比图

图7 （b）J1 截面上弦杆正载实测应变值与理论计算值对比图

图7 （a）J1 截面下弦杆正载实测应变值与理论计算值对比图

图8 （b）J2 截面上弦杆偏载实测应变值与理论计算值对比图

图8 （a）J2 截面下弦杆偏载实测应变值与理论计算值对比图

图9 （b）J2 截面上弦杆正载实测应变值与理论计算值对比图

图9 （a）J2 截面下弦杆正载实测应变值与理论计算值对比图

图10 （b）J3 截面上弦杆偏载实测应变值与理论计算值对比图

图10 （a）J3 截面下弦杆偏载实测应变值与理论计算值对比图

图11 （b）J3 截面上弦杆正载实测应变值与理论计算值对比图

图11 （a）J3 截面下弦杆正载实测应变值与理论计算值对比图

由图6～图11 可以得出：在试验荷载作用下，各控制截面主要测点应变校验系数小于1，整体满足规范要求。但所测数据波动较大，受力不均匀，桥梁整体工作性能一般，由于钢桁架连续梁桥各部件为螺栓连接，在桥梁的正常使用过程中，为了防止桥梁局部应力偏大，建议使用时限制通行荷载并严格控制车速[4]。

钢桁架每片梁之间均采用螺栓连接，致使结构整体工作性能一般，连接处的间隙、螺栓稍有松动，会导致该测点实测残余应变数据偏大，受力不均等现象。根据统计现场实测残余应变数据，应变各测点相对残余应变数据一般在0～20%之间，整体弹性较好，满足规范要求。少数因连接处螺栓引起的残余应变数据过大的地方应引起重视，需重新紧固螺栓。连接处螺栓紧固不到位是导致残余应变过大和应力分布不均匀的重要因素。