坪梅大橋靜載試驗(yàn)與分析
2017-09-18
1 工程概況�
坪梅大橋位于樂昌市坪石鎮(zhèn),主橋?yàn)閱慰?10m跨徑的雙曲拱橋,共有6片主拱肋,拱上共設(shè)有8個(gè)腹拱,橋臺兩側(cè)分別設(shè)有1跨現(xiàn)澆砼板拱過渡跨。該橋于1973年建成通車。根據(jù)2009年的檢測與靜載試驗(yàn)結(jié)果,管養(yǎng)單位對坪梅大橋維修加固,主要措施包括對拱肋進(jìn)行加大截面,對腹拱進(jìn)行加固,重鋪橋面等。為了檢測加固效果,評定坪梅大橋加固后的承載力,于2011年9月份再次對坪梅大橋進(jìn)行了靜力荷載試驗(yàn)。�
2 試驗(yàn)方案�
2.1 靜載試驗(yàn)檢測內(nèi)容�
該橋跨度比較大,根據(jù)雙曲拱橋的受力特點(diǎn)及現(xiàn)場具體情況,此次靜載試驗(yàn)分為跨中加載、3L/4加載兩個(gè)分試驗(yàn)進(jìn)行。分別選取跨中截面、3L/4截面為控制截面,測試其在各級荷載作用下結(jié)構(gòu)的工作性能,包括主拱肋各控制截面的應(yīng)變、橋面撓度、拱腳位移以及關(guān)鍵裂縫等變化情況。�
2.2 加載方案�
本次試驗(yàn)計(jì)算采用MIDAS2010建模分析,取設(shè)計(jì)荷載等級為汽車-15、掛車-80進(jìn)行計(jì)算,獲得控制截面最大內(nèi)力值與變形值。根據(jù)結(jié)構(gòu)計(jì)算的等代效應(yīng)以及現(xiàn)場條件,采用4部20t重車進(jìn)行加載,加載位置如圖1、圖2所示。�
3 靜載試驗(yàn)的測點(diǎn)布置�
3.1 撓度測點(diǎn)布置�
根據(jù)《試驗(yàn)方法》要求,分別在拱腳、L/4、跨中、3L/4等主要控制斷面縱向布置撓度測點(diǎn)共10個(gè),用N3精密水平儀觀測結(jié)構(gòu)沿縱向變形曲線,測點(diǎn)布置如圖3所示。�
3.2 應(yīng)變測點(diǎn)布置�
分別在主橋試驗(yàn)跨跨中、3L/4等控制截面共布置應(yīng)變測點(diǎn)24個(gè),測點(diǎn)布置如圖4~圖5所示。�
4 靜載試驗(yàn)主要結(jié)果及分析評定[1-3]�
4.1 撓度分析�
?。?)跨中加載工況�
在各級荷載作用下,各撓度測點(diǎn)試驗(yàn)結(jié)果及理論計(jì)算結(jié)果如表1所示。��
由表1可知,跨中主要撓度測點(diǎn)卸載后相對殘余變形均小于25%,滿足《試驗(yàn)方法》要求,滿載時(shí),偏載側(cè)N3-Y3#測點(diǎn)撓度為最大值,校驗(yàn)系數(shù)為0.15,小于《試驗(yàn)方法》中鋼筋砼結(jié)構(gòu)校驗(yàn)系數(shù)1.1的要求,跨中最大撓度實(shí)測值小于理論計(jì)算值較多,說明結(jié)構(gòu)的實(shí)際剛度大于理論剛度。�
(2)3L/4加載工況�
在各級荷載作用下,各撓度測點(diǎn)試驗(yàn)結(jié)果及理論計(jì)算結(jié)果如表2所示。�
由表2可知,3L/4處主要撓度測點(diǎn)卸載后相對殘余變形均小于25%,滿足《試驗(yàn)方法》要求,滿載時(shí),偏載側(cè)N3-Y4#測點(diǎn)撓度為最大值,校驗(yàn)系數(shù)為0.33,小于《試驗(yàn)方法》中鋼筋砼結(jié)構(gòu)校驗(yàn)系數(shù)1.1的要求,3L/4處最大撓度實(shí)測值小于理論計(jì)算值較多,說明結(jié)構(gòu)的實(shí)際剛度大于理論剛度。�
?。?)測量結(jié)構(gòu)的最大變值形或力的總值Stot不應(yīng)超過設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的容許值,本次構(gòu)件的撓度設(shè)計(jì)允許值為:�
Δ=L/800=110000/800=137.5mm�
本次試驗(yàn)中實(shí)測最大撓度值為4.11mm,滿足《試驗(yàn)方法》要求。�
4.2 應(yīng)變�
(1)跨中加載工況�
結(jié)構(gòu)在各級荷載作用下的實(shí)測應(yīng)變結(jié)果如表3所示。�
由表3可知,跨中加載工況下跨中截面及主拱肋拱腳截面主要測點(diǎn)相對殘余變形均小于25%,滿足《試驗(yàn)方法》要求,實(shí)測應(yīng)變值均小于理論計(jì)算值,跨中加載試驗(yàn)中,偏載側(cè)最大彈性應(yīng)變位于1#主拱肋,其校驗(yàn)系數(shù)為0.36,小于《試驗(yàn)方法》中鋼筋砼結(jié)構(gòu)校驗(yàn)系數(shù)1.1的要求。�
?。?)3L/4加載工況�
結(jié)構(gòu)在各級荷載作用下的實(shí)測應(yīng)變結(jié)果如表4所示。�
由表4可知,3L/4加載工況下3L/4處截面及主拱肋拱腳截面主要測點(diǎn)相對殘余變形均小于25%,滿足《試驗(yàn)方法》要求,實(shí)測應(yīng)變值均小于理論計(jì)算值,3L/4加載試驗(yàn)中,偏載側(cè)最大彈性應(yīng)變位于4#主拱肋,其校驗(yàn)系數(shù)為0.38,小于《試驗(yàn)方法》中鋼筋砼結(jié)構(gòu)校驗(yàn)系數(shù)1.1的要求。�
以上工況中計(jì)算值比實(shí)測值偏大的原因之一是:拱上填料、橋面鋪裝以及側(cè)墻等構(gòu)件的共同參與受力難于準(zhǔn)確計(jì)算,而且拱上填料全部換填為混凝土,計(jì)算分析模型中未考慮其作用,這使得計(jì)算位移、應(yīng)變等結(jié)果比實(shí)測值偏大。�
4.3 拱腳位移�
在兩個(gè)加載工況各級荷載作用下,拱腳相對位移均未發(fā)生變化。�
4.4 裂縫�
在試驗(yàn)前后過程中對跨中檢查未發(fā)現(xiàn)有新的裂縫出現(xiàn)。�
5 加固前后靜載試驗(yàn)結(jié)果比較�
從表5可知,加固后跨中工況滿載時(shí)最大彈性撓度值為3.27mm,其測點(diǎn)校驗(yàn)系數(shù)為0.15,最大彈性應(yīng)變值為26.7,其測點(diǎn)校驗(yàn)系數(shù)為0.36;加固前跨中工況滿載時(shí)最大彈性撓度值為6.4mm,其測點(diǎn)校驗(yàn)系數(shù)為0.36,最大彈性應(yīng)變值為61.9,其測點(diǎn)校驗(yàn)系數(shù)為0.82。從試驗(yàn)結(jié)果可知,相比加固前跨中工況靜載試驗(yàn),加固后的最大彈性撓度、最大彈性應(yīng)變、最大彈性撓度測點(diǎn)校驗(yàn)系數(shù)及最大彈性應(yīng)變測點(diǎn)校驗(yàn)系數(shù)均有所減少。�
從表5可知,加固后3L/4工況滿載時(shí)最大彈性撓度值為2.17mm,其測點(diǎn)校驗(yàn)系數(shù)為0.33,最大彈性應(yīng)變值為14.3,其測點(diǎn)校驗(yàn)系數(shù)為0.38;加固前3L/4工況滿載時(shí)最大彈性撓度值為2.32mm,其測點(diǎn)校驗(yàn)系數(shù)為0.37,最大彈性應(yīng)變值為11.7,其測點(diǎn)校驗(yàn)系數(shù)為0.37。從試驗(yàn)結(jié)果可知,相比加固前3L/4工況靜載試驗(yàn),在加固后試驗(yàn)彎矩比加固前大了將近100 KN.m的情況下,加固后的最大彈性撓度、最大彈性應(yīng)變、最大彈性撓度測點(diǎn)校驗(yàn)系數(shù)及最大彈性應(yīng)變測點(diǎn)校驗(yàn)系數(shù)均沒有明顯的變化。�
綜上所述,對拱肋進(jìn)行加大截面,對腹拱進(jìn)行加固,重鋪橋面等加固措施對改善坪梅大橋的力學(xué)特性與工作性能,以及增強(qiáng)結(jié)構(gòu)承載能力方面起到了一定作用。�
6 結(jié)論�
通過對坪梅大橋荷載試驗(yàn)的主要資料的分析,得出以下結(jié)論:�
(1)在跨中工況與3L/4工況下,實(shí)測的最大彈性變位值均小于理論最大彈性變位值,該橋總體剛度滿足要求,且主要撓度測點(diǎn)殘余變形都小于0.25,說明結(jié)構(gòu)處于彈性工作狀態(tài)。�
(2)實(shí)測的彈性應(yīng)變值均小于理論計(jì)算應(yīng)變值,結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)荷載作用下具有一定的安全儲備能力,能投入正常使用。
參考文獻(xiàn)�
?。?]大跨度鋼筋混凝土橋梁試驗(yàn)方法[M].北京:人民交通出版社,1982.�
?。?]宋一凡. 公路橋梁荷載試驗(yàn)[M] . 北京: 人民交通出版社,2002.�
[3]劉自明,王邦楣.橋梁工程檢測手冊.北京:人民交通出版社,2002.
��作者簡介:�楊柯(1983-),男,廣東公路工程質(zhì)量監(jiān)測站,研究方向:橋梁檢測。