鋼筋混凝土預應力梁橋靜載試驗評定以及分析
1序言
橋梁靜力荷載試驗是檢驗橋梁實際承載能力的主要方法,原理是:將標準設計荷載或標準設計荷載的等效荷載施加于實橋結構的指定位置,對實橋結構的應變分布、變形進行檢測,以此對實橋結構的性能作出判斷,從而達到檢驗橋梁結構的設計理論和計算方法是否合理,檢驗橋梁結構的設計與施工質量,判斷橋梁結構實際的承載等級的目的。[1]結合實際工作經驗,從以下幾個方面論述橋梁靜力荷載試驗的工作內容和實施方法。
2 靜載試驗
2.1 靜載試驗內容
靜載試驗是使試驗荷載在指定位置對橋梁進行加載,測試橋面的撓度、橋梁控制截面的應力增量。靜載試驗需首先通過理論分析,在試驗前計算出各控制截面的內力影響線,進行靜力加載計算,然后根據靜力計算結果與荷載試驗結果進行比較,再結合原施工控制所獲得成橋狀態恒載應力,以確定橋梁結構的實際工作狀態與設計期望值是否相符,并判定結構的施工質量、運營安全度。它是檢驗橋梁結構實際性能,如強度、剛度等的最直接、有效的方法。試驗荷載按照橋梁的靜力試驗活載內力與設計活載內力之比不小于0.85、且不大于1.05的原則確定。
試驗時,需盡可能減少溫度對測量結果的影響,同時需注意分級加載。
(1)應力觀測。由于該主橋結構對稱,選擇半跨布置測點以節約試驗所需人力和物力。一般而言,要求橋梁結構各點的實測應力差均小于理論計算值,即結構強度校驗系數小于1,表明橋梁結構滿足強度要求,否則不滿足設計要求。
(2)變位觀測。通過實測變形和理論建模分析,可以得到橋梁的結構校驗系數結構校驗系數和強度校驗系數一樣,是評估橋梁承載力的重要參數之一。如各點實測撓度值均小于理論計算值,即結構剛度校驗系數小于1,表明橋梁結構的豎向靜力剛度滿足要求,否則不滿足設計要求。
2.2 靜載試驗加載工況
根據該橋梁的結構形式和受力特點,考慮對稱作用,選擇中跨和東跨作為主要測試對象,主要分為2個工況,各個工況測試斷面如下:
(1)120#墩—121#墩跨段主梁L/2截面偏置布載正彎矩及撓度的加載試驗;
(2)120#墩—121#墩跨段主梁L/2截面對稱布載正彎矩及撓度的加載試驗。
1.第一工況試驗數據整理
第一試驗工況主要測試120#至121#墩跨端正彎矩控制截面,在四輛汽車偏載作用產生最大正彎矩作用下的應力(變)、撓度(形變)及其橫向分布情況,以評定橋梁試驗跨的上部構造受力性能。
1)偏置布載應力(變)數據整理(見表1與圖1):
橋梁結構 鋼筋混凝土預應力梁橋靜載試驗評定及分析
表1 120#墩—121#墩跨段主梁L/2截面偏置圖1 120#墩—121#墩跨段主梁L/2截面偏置
布載正彎矩控制下下緣混凝土應力數據結果表布載正彎矩控制下下緣混凝土應力分析圖
2)偏置布載主梁變形(撓度)數據整理(見表2與圖2):
橋梁結構 應力
表2 120#墩—121#墩跨段主梁L/2截面偏置圖2 120#墩—121#墩跨段主梁L/2截面
布載正彎矩控制截面撓度數據結果表偏置布載正彎矩控制截面撓度分析圖
2.第二工況試驗數據整理
第二試驗工況主要測試120#至121#墩跨段主梁L/2截面正彎矩控制截面,在四輛汽車對稱布載下主梁的橫向受力性能,作為評定橋梁整體受力性能的指標。
1)對稱布載應力(變)數據分析(見表3與圖3)
應力 橋梁結構
表3 120#墩—121#墩跨段主梁L/2截面對稱圖3 120#墩—121#墩跨段主梁L/2截面
布載正彎矩控制下下緣混凝土應力數據結果表對稱布載正彎矩控制下下緣混凝土應力分析圖
2)對稱布載撓度(變形)數據分析(見表4與圖4)
靜載試驗 應力
表4 120#墩—121#墩跨段主梁L/2截面對稱圖4 120#墩—121#墩跨段主梁L/2截面
布載正彎矩控制截面撓度數據結果表對稱布載正彎矩控制截面撓度分析圖
從以上各表和各圖可看出:
(1)在汽-20,掛-100標準荷載作用下,該橋強度和剛度滿足設計要求;
(2)箱梁的實測橫向分布基本與理論計算吻合,說明橋梁的實際橫向剛度符合設計和使用要求;
(3)本次靜載試驗未發現箱梁與橋墩控制截面產生結構受力裂縫,與該類預應力構件的特性相吻合;
(4)高架橋墩柱應力較小,符合使用和規范要求。
3.結論
通過對此高架橋進行結構理論檢算和靜力荷載試驗,檢算結果與試驗結果表明:
(1)此高架橋試驗滿足汽-20,掛-100的荷載使用要求;
(2)橋梁的上部構造的實際強度、剛度及橫向整體受力性能符合原設計要求;
(3)試驗墩墩柱的受力性能滿足設計與規范要求。
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