基于静载试验的危桥新建上部结构承载力评估.pdf
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1、LOW CARBON WORLD 2023/7基于静载试验的危桥新建上部结构承载力评估刘文芳1袁延丽丽2袁孙超3(1.广州城市职业学院,广东 广州 510000;2.抚顺市交通运输综合行政执法队,辽宁 抚顺 113006;3.抚顺市交通运输发展服务中心,辽宁 抚顺 113006)【摘要】静载试验是一种能够准确尧高效地评估桥梁承载能力的方法遥 通过工程案例袁详细论述某危桥新建上部结构的静载试验方案尧试验数据与理论数据的对比分析袁完成桥梁的承载能力评定遥 结果表明该危桥新建上部结构性能良好袁承载能力满足设计要求袁所采用的静载试验方案尧分析方法袁可为解决类似工程问题提供参考遥【关键词】静载试验曰应力
2、曰挠度曰承载力【中图分类号】U446【文献标识码】A【文章编号】2095-2066(2023)07-0157-030 引言虽然我国交通基础设施建设取得了举世瞩目的成就,但由于我国早期采用的桥梁设计标准偏低,加之近年来交通量大幅增长,造成我国现有部分公路桥梁病害频发,严重影响桥梁承载能力和正常使用。因此,公路管理机构应高效、准确地评价和判断既有桥梁的承载能力。目前评价桥梁承载能力的方法比较多,其中静载试验是评价新建或加固桥梁结构承载能力最直接、最有效的方法之一1。本文以某危桥新建上部结构为工程实际案例,对静载试验评估桥梁结构承载能力的方法进行论述。1 工程概况某公路大桥始建于 2002 年,设计
3、荷载等级是汽车-20 级、挂车-100 级。桥跨布置为 9伊16 m,桥梁全宽 10 m。桥梁上部采用带翼缘的普通钢筋混凝土空心板简支结构,下部采用钢筋混凝土双柱式墩台及桩基础。经过 20 年运营使用,原桥上部结构空心板铰缝破损严重,出现单板受力现象,下部结构盖梁挡块开裂。经全桥技术状况评定,上部结构的主要承重构件评定为四类,按最差部件评定该桥属于四类危桥2。为了快速恢复交通、节约工程造价,经专家论证,采取上部结构拆除新建、下部结构维修利用的方案。新建上部结构采用先简支后连续 T 梁,桥跨布置为 9伊16 m,宽度为净 9 m+2伊0.5 m,每孔横向布置 6 片 T 梁,采用四孔一联、五孔一
4、联,设计荷载为公路-玉级。2 理论分析采用 Dr.BridgeV3.0 版程序进行分析计算,将结构形式简化为杆系模型进行建模分析。桥梁荷载横向分布系数计算时,在跨中位置利用刚接板梁法模拟,在支点位置利用杠杆法模拟。根据各主梁横向分布系数计算可得出跨中位置边梁受力最不利。按单梁进行建模计算,模型如图 1 所示。有限元模型上一共有 65 个节点,64 个单元。3 静载试验方案在桥梁结构的指定位置,施加与设计荷载等效的荷载,并利用专业的检测设备对结构应力、挠度进行采集,通过数据对比分析,评定桥梁结构的实际承载能力2-3。本次静载试验荷载采用 公路桥涵设计通用规范 中的公路-玉级设计荷载。3.1 选定
5、试验桥孔及试验工况根据有限元理论分析发现最不利工况是偏载,结合该桥的实际情况,选取第 1、2 孔进行静载试验。试验工况分别为:第 1 孔最大正弯矩工况(偏载)、第2 孔跨中最大正弯矩工况(偏载)和 1#墩支点最大负弯矩工况。3.2 控制截面选择及测点布置依据 公路桥梁荷载试验规程,结合有限元理论分析结果,选择该桥各试验工况的控制截面,如表 1 所示。并在工况 1、工况 2 的控制截面分别布置4 个挠度测点,如图 2 所示;在工况 1、工况 2 的控制截面各布置 4 个应力测点,在工况 3 的控制截面布置 2 个应力测点,如图 3 所示。3.3 荷载效率根据 公路桥梁荷载试验规程 的规定,交(竣
6、)图 1 有限元模型绿色交通157LOW CARBON WORLD 2023/7工验收时,静载试验荷载效率 浊q应为 0.851.05,计算公式如下:浊q=SsS伊(1+滋)。(1)式中:浊q静载试验荷载效率;Ss静载试验作用下,某加载项目对应的控制截面内力(或位移)最大计算效应值;S控制荷载对应的同一控制截面内力(或位移)最不利效应计算值;滋取用规范中的冲击系数。新建上部结构采用公路-玉级设计荷载。依据公路桥涵设计通用规范,该桥的理论冲击系数 1+滋为 1.34,横向车道布载系数为 1.00(两车道),各试验工况静载试验荷载效率如表 2 所示。试验工况控制截面编号截面位置测试项目工况 1第
7、1 孔最大正弯矩工况(偏载)KZ1距 0#台支点中心线 7 m挠度、应力工况 2第 2 孔跨中最大正弯矩工况(偏载)KZ2第 2 孔跨中挠度、应力工况 31#墩支点最大负弯矩工况KZ31#墩支点中心线应力表 1 各试验工况控制截面试验工况检测项目Ss/(kN m)S伊(1+滋)/(kN m)浊q工况 1第 1 孔最大正弯矩工况(偏载)8148340.98工况 2第 2 孔跨中最大正弯矩工况(偏载)6457140.90工况 31#墩支点最大负弯矩工况-623-6330.98表 2 各试验工况静载试验荷载效率3.4 加载车辆按照拟定的设计活荷载内力水平对影响线进行加载计算,获得设计活荷载内力。按照
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