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千秋大桥静载试验研究

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*󰀁收稿日期:2007󰀁05󰀁22文章编号:1001-7291(2007)04-0031-03󰀁󰀁󰀁󰀁文献标识码:B千秋大桥静载试验研究黄海涛1,钱振东1,陆󰀁飞2(1󰀂东南大学智能运输系统研究中心,江苏󰀁南京󰀁210096;2󰀂东南大学土木工程学院,江苏󰀁南京󰀁210096)󰀁󰀁摘要:千秋大桥建成于1993年,是射阳县重要的交通要道,其主跨采用60m系杆拱桥结构。随着交通量的不断增加,射阳县交通局决定将其从旧规范的公路二级标准提升至新规范的公路一级标准。介绍了千秋大桥主跨静载试验的主要内容,包括车辆选用、测点布置、加载方法等。利用桥梁专用软件建立全桥模型进行模拟,计算得出理论值,同时在试验现场取得了详细的测试数据。通过对理论值与实测值进行对比分析,得出了结论并提出了建议。关键词:系杆拱桥;静载试验;承载能力1󰀁千秋大桥工程概况千秋大桥位于射阳县千秋渡口上游500m处,是省道S226连接陈(家港)与李(堡)的主要桥梁。桥梁全长为420󰀂7m,跨径组成为6󰀂20m+3󰀂60m+6󰀂20m。桥面净宽12m(2󰀂1󰀂5m人行道+9m行车道)。上部结构型式为:主桥为三孔60m预应力混凝土系杆拱(即为通航孔),两侧引桥均为6孔20m钢筋混凝土简支T梁结构;下部结构形式均为双柱式墩、钻孔灌注桩。千秋大桥总体结构布置如图1所示。桥梁设计标准为原规范 公路桥涵设计通用规范!(JTJ021∀89)的公路二级,设计荷载:汽车∀20级,挂车∀100级,人群荷载3kN/m2。通航标准为五级航道(原通航净空38󰀂5m)。竖曲线半径4500m,桥面纵坡为2󰀂5%,桥面横坡为1%。

图1󰀁󰀁全桥总体结构布置示意图2󰀁主跨计算模型采用Dr󰀂BridgeVer󰀂3󰀂03进行建模分析。建模时选取上游单榀拱为计算对象。单元划分情况如图2。全桥共离散为143个单元,其中系梁单元为1~58,拱肋单元为59~116,吊杆内拉索单元为117~125,吊杆单元为126~134

。图2󰀁󰀁拱桥单元划分三维示意图第4期(总第166期)华东公路No.4(Total󰀁No.166)2007年8月20日EASTCHINAHIGHWAYAugust󰀁20073󰀁静载试验加载方案3󰀂1󰀁车辆选用该实验采用的是试验车辆为解放牌、型号为FSC3169、满载300kN的汽车进行加载,在试验过程中进行荷载等代换算。其主要技术指标如表1所示。󰀁表1解放车车型表车型轴距/mm轮距/mm重量/kNFSC3169中前轴中后轴前轮后轮前轴中后轴320013001910184760240经计算,静载试验共需要解放车10辆,分别为6辆20t、4辆30t。3󰀂2󰀁测点布置3󰀂2󰀂1󰀁试验跨和控制截面选择通过对桥跨外观状态的观察,同时考虑通航的要求,选择了主桥三桥跨中的中间跨进行加载试验。共设3个控制截面,分别为中间跨系梁和拱肋的跨中截面、L/4截面、右拱脚截面处。3󰀂2󰀂2󰀁应变测点布置上游单榀拱由于靠近偏载一侧,处于受力不利状态,因此选取中间跨的系梁和拱肋的L/2截面、L/4拱跨截面、拱脚截面布置应变测点,共布置了12个测点(每个截面包括上、下两表面)。3󰀂2󰀂3󰀁挠度测点布置选取系梁的1/4截面、跨中截面、3/4截面作为挠度控制测点。3󰀂3󰀁加载工况(1)根据设计荷载和试验荷载计算结果,考虑桥梁实际使用荷载特点,选择六种最不利荷载工况进行静载试验,各工况如图3所示。(2)试验荷载效率系数拱桥的试验荷载效率系数如表2所示。

图3󰀁󰀁全桥总体结构布置示意图󰀁󰀁󰀁表2拱桥试验荷载效率系数表工况控制截面控制项目加载车数效率系数加载方式1拱脚截面最大正弯矩4266/258=1.031对󰀁称2拱脚截面最大正弯矩4266/258=1.031偏󰀁载3跨中截面最大正弯矩4894/894=1.000对󰀁称4跨中截面最大正弯矩4894/894=1.000偏󰀁载51/4截面最大正弯矩41340/1370=0.978对󰀁称61/4截面最大正弯矩41340/1370=0.978偏󰀁载4󰀁静载试验结果及分析4󰀂1󰀁应变结果及分析各种工况下主要控制截面的主要控制点的应变观测结果和理论计算值如表3所示。可以发现:󰀁表3上游拱肋各工况应变值试验工况控制截面测点位置实测应变最大应变/󰀁󰀂残余应变/󰀁󰀂理论计算计变/󰀁󰀂)应变检验系数相对残余应变工况1拱脚截面拱肋下缘-70-90.780.00%系梁上缘80110.730.00%工况2拱脚截面拱肋下缘-90-110.820.00%系梁上缘110130.850.00%工况3跨中截面拱肋上缘-35-1-380.892.86%系梁下缘400470.850.00%续表试验工况控制截面测点位置实测应变最大应变/󰀁󰀂残余应变/󰀁󰀂理论计算应变/󰀁󰀂)应变检验系数相对残余应变工况4拱脚截面拱肋上缘-45-1-470.942.22%系梁下缘614571.006.56%工况5拱脚截面拱肋上缘-39-1-420.902.56%系梁下缘705670.977.14%工况6拱脚截面拱肋上缘-54-2-521.003.70%系梁下缘937821.057.53%(1)实测值普遍小于理论值,应变校验系数(实测值与理论值的比值)大部分小于1󰀂00,说明该桥的现有强度性能与设计时相比已有下降,但仍基本满足汽∀20的正常使用强度要求。但也要看到,随着工况荷载的增加,校验系数呈逐渐增大的趋势,在最大工况荷载作用下,许多校验系数都在0󰀂9~1󰀂0,个别校验系数甚至已经超过1󰀂00。如跨中截面在最大偏载工况4加载条件下,上游系梁下表面的检验系数已经达到1󰀂00。1/4截面在最大偏载工况6加载条件下,上游拱肋上表面达到1󰀂00,上游系梁上表面∀32∀华东公路2007年第4期达到1󰀂02,上游系梁下表面达到1󰀂05,已经超出1󰀂00甚多。这说明,虽然该桥能满足正常使用的要求,但其上部结构的强度储备已经不多。(2)主桥卸载后残余应变很小,最大残余应变仅为最大荷载作用下变形的7󰀂53%,根据 公路旧桥承载能力鉴定方法!的规定,当最大残余应变量为最大应变量的20%以下时,即说明桥梁处于弹性受力状态。工况在加载后,主桥应力回零情况良好,残余应变很小,说明主桥在工作时处于弹性受力状态,工作状态较好。4󰀂2󰀁挠度结果及分析各种工况下主要控制截面最大挠度值及相应残余值如表4所示。可以发现:󰀁表4各工况下测点最大挠度值表试验工况最大挠度位置实测挠度最大挠度/mm残余挠度/mm理论计算应变/mm挠度检验系数相对残余变形工况1下游1/4截面3.130.063.320.9251.92%工况2上游1/4截面3.780.184.070.8854.76%工况3上游跨中截面3.560.133.930.8733.65%工况4上游拱脚截面4.800.254.820.9445.21%工况5下游1/4截面5.610.355.380.9786.24%工况6上游1/4截面7.240.436.581.0355.94%(1)挠度实测值大部分小于理论计算值,桥面的挠度校验系数绝大多数分布在0󰀂8~1󰀂0,这说明桥梁处于正常工作状态。但在最大荷载工况条件下,个别校验系数已经超过1󰀂00,如在最大偏载工况6加载条件下,1/4截面处的检验系数达到1󰀂035,这说明上部结构的刚度储备不大,富余刚度不多。同时,桥梁最大实测挠度为6󰀂81mm,远小于公路桥梁设计规范的允许值L/800=72󰀂5mm,这又说明系杆拱整体工作状态正常。(2)车辆经过拱桥桥面时,行人会感到明显的振动感,这可能是由于该桥在正常使用条件下的主振频率主要落在人体对振动感觉比较敏感的频率上,这对桥的正常使用没有影响。(3)根据 公路旧桥承载能力鉴定方法!规定,最大残余变形量为最大变形量的20%以下时,桥梁在弹性工作范围内。由表4可知,偏载一侧测点的最大残余变形仅为最大荷载作用下变形的6󰀂82%,远小于规范规定限值,由此可判定主桥在弹性范围工作。卸载后结构残余挠度小,说明该结构在荷载作用下具有良好的弹性恢复能力。4󰀂3󰀁主桥裂缝观测在加载之前,对拱桥桥底进行观测,没有发现裂缝。在各工况加载后也未发现新裂缝出现。由于系梁采用预应力混凝土结构,构件中本身存在预加压应力,因此不能由此判断桥梁还存在很大的富余承载能力。结合现场实测应变值和挠度值与理论值的对比情况可以发现,桥梁结构在最不利工况条件下已达到其最大承载能力。5󰀁结󰀁语通过对千秋大桥的静载试验结果和各项控制指标进行分析,可以得出如下结论和建议:(1)各个测点在各个工况下的应力校验系数基本满足规范的要求,但是对重要控制截面,当加载到最大荷载工况时(此工况相当于汽∀20车队荷载),校验系数大多接近规范限值,个别系数已经超过限值,但超出不多。说明桥梁的强度能满足汽∀20荷载等级的要求,但安全储备不大。(2)同样,对挠度测试数据的分析结果表明,桥梁的校验系数基本满足规范的要求,在最大荷载工况时,部分检验系数已超出规范限值要求。这表明,桥梁虽能承受汽∀20荷载的要求,但进一步的增加荷载可能会损坏桥梁结构。(3)千秋大桥经过13年的运营,原先设计中储备的富余承载能力已经接近消耗殆尽。桥梁虽然能够完全满足汽∀20级荷载的要求,但其承载能力的富余已经不大,要保证本桥以后能够正常安全地运营或者要提高桥梁的设计荷载等级,建议采取加固技术措施。参考文献[1]交通部公路研究所等󰀂大跨径混凝土桥梁的试验方法[M]󰀂北京:人民交通出版社,1982󰀂[2]交通部公路规划设计院󰀂公路旧桥承载能力鉴定方法(试行)[M]󰀂北京:人民交通出版社,1988󰀂[3]谌润水,胡钊芳󰀂公路桥梁荷载试验[M]󰀂北京:人民交通出版社,2003󰀂[4]宋一凡󰀂公路桥梁荷载试验与结构评定[M]󰀂北京:人民交通出版社,2002󰀂2007年第4期黄海涛等:千秋大桥静载试验研究∀33∀

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大跨度桥梁静动载试验研究

大跨度桥梁静动载试验研究

大跨度桥梁静动载试验研究

摘要:静动载试验是评估桥梁工作状态的重要手段，通过对大跨度连续刚构桥静动载试验研究，测得结构的力学特性和性能指标，用桥梁专用软件Midas建立有限元模型，进行静力分析，通过试验值和理论值作比较，分析桥梁的承载力和对桥梁综合评定。

关键词：大跨度；静载试验；动载试验；Midas；承载力；综合评定

Nicole long-span bridge dynamic load test research

Shao yanglin

Abstract： Static and dynamic load test is the important way to evaluate the

working state of bridge ，based on a long-span continuous rigid frame bridge static

and dynamic load test research，the structure of the measured mechanical properties

and performance indicators, using bridge dedicated software Midas to establish finite

element model, the static analysis, through the experimental and the theoretical value,

force analysis of bridge bearing capacity and comprehensive evaluation of the bridge.

Key word：Large span； Static load test； Dynamic load test；Midas；Bearing

桥梁工程预制梁单梁静载试验研究

桥梁工程预制梁单梁静载试验研究

桥梁工程预制梁单梁静载试验研究

发布时间：2023-02-01T06:51:28.597Z 来源：《建筑实践》2022年18期 作者： 杨昆霖

[导读] 随着国家基础设施规模的不断扩大

杨昆霖

中国水利水电第五工程局有限公司 成都 610000

摘要：随着国家基础设施规模的不断扩大，中小跨径桥梁梁体原位现浇技术已无法满足目前桥梁建设高速发展的需求，越来越多的桥梁实现了梁体预制化施工。桥梁梁体预制化生产具有施工效率高、模板周转率快、经济性好、环境污染小等优势。成桥荷载试验有助于检

查桥梁整体承载性能，但其试验时间相对滞后。单梁静载试验是通过对试验梁进行等效加载，检测梁体控制截面的应变、挠度和裂缝发展

变化，判断预制梁结构强度、刚度、抗裂性等受力性能是否满足设计要求，可在第一批预制梁生产完毕后开展，有利于及时了解和掌握施

工单位的建设能力及项目管控水平。

关键词：桥梁工程；预制梁；静载

1 试验加载

单梁静载试验加载方式主要有两种：一是在试验梁顶部堆载预制混凝土块、钢绞线、钢筋等配重块，此种加载方式存在加卸载速度慢、无法准确分级加载、加载力值不易精确控制等问题，针对25m以上的预制小箱梁，因加载力值较大，导致配重块堆载高度过高，且单

梁静载试验往往在夜间进行，夜晚起吊配重块堆放存在一定的安全隐患，目前公路桥梁单梁静载试验已经较少采用此类加载方式。二是采

用挑梁搭载预制梁配重、千斤顶加载的方式。这种加载方式无须在试验区域范围内使用大型起吊设备吊装配重块，配重预制梁在试验现场

易于取得，反力架系统可重复使用，具有良好的安全性和经济性，广泛应用于公路预制梁静载试验中，本文在探讨预制梁单梁静载试验时

均采用此种加载装置。

加载荷载可根据预制梁控制截面下缘正应力与正常使用状态下缘正应力相等的原则确定。预制梁架设前，考虑自重、预应力张拉力后计算得到架设前跨中梁底正应力σ1；架设成桥后，其内力增量为二期恒载和活载、温度作用、混凝土收缩、徐变等，通过荷载组合得到在

桥梁荷载试验

桥梁荷载试验

桥梁荷载试验

桥梁是连接两个地点的重要交通工程，它承载着人们的出行需求。然而，随着交通量不断增加和车辆荷载变大，桥梁的安全性和可靠性成为了一个极其重要的问题。为了确保桥梁在使用过程中能够安全稳定地承受荷载，桥梁荷载试验被引入。

桥梁荷载试验是一项科学而系统的工程实验，在桥梁建设阶段以及使用过程中进行。它旨在评估桥梁的结构强度，验证桥梁设计的合理性，以及检测和修复潜在的结构缺陷。通过荷载试验，工程师可以获得桥梁在真实交通负载下的响应情况，从而确定桥梁的安全性能。

桥梁荷载试验一般分为静载试验和动载试验。静载试验是在桥梁上逐步施加荷载并进行长时间监测，以评估桥梁在静态负载下的变形和应力分布情况。通过静载试验，可以确定桥梁的强度、刚度和变形性能。动载试验则是模拟真实交通负荷条件，通过模拟车辆行驶时的荷载作用来评估桥梁的振动响应和结构动力性能。

桥梁荷载试验的过程一般包括以下几个步骤： 1. 实地勘测和档案分析：首先，工程师会对桥梁进行实地勘测，收集关于桥梁的基本信息和设计图纸。然后，他们会对桥梁的历史档案进行分析，了解其建设和维护情况。

2. 试验准备：在试验前，工程师需要进行桥梁结构的准备工作。这包括清理桥面、安装试验设备、设置监测点位等。

3. 荷载施加：在试验期间，工程师会使用专业的荷载设备逐步施加预定的负载到桥梁上。在静载试验中，荷载会逐渐增加，并在每个负荷阶段停留一段时间以观察桥梁的变形和应力分布。在动载试验中，工程师会模拟交通负荷，使用行驶模拟车或制造振荡负载来模拟真实交通条件。

4. 监测数据记录：在试验期间，工程师会使用传感器和监测设备来记录桥梁的变形、应力、振动等数据。这些数据将用于后续的分析和评估。

5. 数据分析和评估：试验结束后，工程师会对监测数据进行深入分析和评估。他们会比较试验前后的数据，评估桥梁的结构性能和安全性能，并提出改进建议。

桥梁静载试验方法步骤

桥梁静载试验方法步骤

桥梁静载试验方法步骤

一、试验准备

1.1制定方案

进行桥梁静载试验前，需根据桥梁的结构特点、设计要求、荷载等级等因素，制定详细的试验方案，包括试验的目的、加载方案、测点布置、仪器设备、安全措施等。

1.2安装仪器

根据试验方案，安装所需的测试仪器，包括应变仪、位移计、百分表等，同时确保这些仪器在试验前均已校准，以确保采集数据的准确性。

1.3确定加载位置

根据试验方案，确定加载位置，通常选取桥梁的关键部位，如跨中、支点等。加载位置的选取应确保试验的代表性和安全性。

1.4准备加载设备

根据试验方案，准备所需的加载设备，如砝码、千斤顶、反力架等。同时，确保这些设备的安全性和可靠性。

二、试验实施

2.1加载分级

根据试验方案，将加载分为多个等级，通常包括预加载和逐级加载两个阶段。预加载是为了确保测试仪器和加载设备正常工作，逐级加载则是根据桥梁的实际承载能力逐步增加荷载。

2.2加载控制

在加载过程中，应严格控制加载速率和加载过程，确保加载的平稳和安全。同时，应实时监测桥梁的应变和位移变化，以确保桥梁结构的安全。

2.3数据采集与处理

在加载过程中，应安排专人对测试仪器进行监控，并记录每个加载等级下的应变、位移等数据。试验结束后，对采集的数据进行整理和分析，提取有用的信息。

三、试验结果分析

3.1应变、位移分析

根据采集的应变和位移数据，进行详细的分析和处理。通过对比不同位置的应变和位移数据，可以得出桥梁在不同荷载作用下的变形情况。结合设计资料和相关规范，对桥梁的结构性能进行评估。

3.2结构强度评估

通过对应变数据的分析，可以推断出桥梁在不同荷载作用下的结构强度变化。结合桥梁的设计承载能力以及其他结构性能指标，对桥梁的结构强度进行评估。若发现异常数据或桥梁结构性能不满足设计要求，需及时采取措施进行处理。

3.3报告编写

根据试验过程和结果分析，编写详细的桥梁静载试验报告。报告应包括试验目的、加载方案、测点布置、仪器设备、安全措施、试验数据、结果分析等内容。同时，应根据分析结果提出相应的建议和措施，为桥梁的维护和加固提供参考。