-.z.大跨度橋梁靜動載試驗分析研究邵樣林市交業工程質量檢測中心2013.3523125摘要:靜動載試驗是評估橋梁的重要手段，通過對大跨度連續剛構橋靜動載試驗研究，測得構造的力學特性和性能指標，用橋梁專用軟件Midas建立有限元模型，進展靜力分析，通過試驗值和理論值作比擬，分析橋梁的承載力和對橋梁綜合評定。關鍵詞：大跨度；靜載試驗；動載試驗；Midas；承載力；綜合評定Abstract：Staticanddynamicloadtestisanimportantmeansofbridgeassessment,basedonalong-spancontinuousrigidframebridgestaticanddynamicloadtestresearch,thestructureofthemeasuredmechanicalpropertiesandperformanceindicators,usingbridgededicatedsoftwareMidastoestablishfiniteelementmodel,thestaticanalysis,throughthee*perimentalandthetheoreticalvalue,forceanalysisofbridgebearingcapacityandprehensiveevaluationofthebridge.Keyword：Largespan；Staticloadtest；Dynamicloadtest；Midas；Bearingcapacity;prehensiveevaluation1、緒論隨著交通事業的開展，我國新建了各式各樣的橋梁，橋梁作為交通的樞紐，發揮了重要的作用，這些橋梁在運營之前要進展檢測，以保證其工程質量和運營平安。比方橋梁的承載力、剛度和穩定性直接影響到橋梁的平安和使用壽命。所以對橋梁進展檢測評估有著十分重要的作用。對新橋進展靜動載試驗安康評估，其目的是通過鑒定能夠獲得新建橋梁質量評定依據，使得評定結果有章可循，繼而很好的檢驗設計理論和施工質量，而且能夠依據此更好的做好橋梁的運營和養護工作。要做好新橋的質量評定工作，首先要采取實施可行的試驗手段測試橋梁的主要質量指標，然后根據數據對橋梁的進展安康評估。本文采用對一座連續剛構橋的靜載和動載相結合試驗，并結合有限元分析，對其進展安康評估，為其竣工驗收和今后運營養護提供數據和技術資料。2、工程概況本橋上部構造跨徑組合為45+75+45=165m，半幅橋梁寬15.6米。設計荷載為城-A級,驗算荷載為公路-Ⅰ級。圖1～圖3是試驗跨立面、平面和橫斷面圖。圖1立面圖〔單位：cm〕圖2試驗跨平面圖〔單位：cm〕〔a〕A-A截面圖〔單位：cm〕〔b〕B-B截面〔單位：cm〕〔c〕C-C截面〔單位：cm〕圖3試驗跨橫斷面圖(單位：mm)3、試驗方案實施根據"公路橋梁承載能力檢測評定規程"〔JTG/TJ21-2011〕以及有關的規和技術標準，本橋檢測的容包括以下容：①靜載試驗：通過分級靜力加載試驗，檢驗控制截面應力和撓度；②動載試驗：對試驗跨進展跑車、剎車和自然脈開工況下的動載試驗，測量構造的固有頻率、沖擊系數等參數。通過靜動載試驗，結合有限元理論分析，根據有關規定，評定橋梁的承載能力和綜合技術狀態。3.1有限元仿真計算用橋梁專用軟件Midascivil建立有限元模型見圖4，通過理論分析得到橋梁控制截面在城-A級作用下的最不利彎矩包絡圖見圖5。表1是橋梁的主要控制截面的荷載效率。圖4橋梁有限元模型圖5最不利活載作用下彎矩包絡圖表1控制截面的荷載效率控制截面試驗荷載彎矩〔kN·m〕設計荷載彎矩〔kN·m〕效率系數〔η〕工況1：邊跨17*~18*軸跨主梁0.4L截面7.96E+038.35E+030.95工況2：18*墩附近主梁截面-2.55E+03-2.64E+030.98工況3：中跨18*~19*軸跨主梁跨中截面7.46E+037.63E+030.983.2加載工況在靜載試驗中，設計汽車的設計荷載為城-A級，本次試驗加載采用350KN，車輛橫向布置如圖6。圖6加載車輛車輪間距〔單位：cm〕本次試驗分三個工況共7級進展加載：工況1〔1-3級加載〕如圖7。工況2〔1-4級加載〕如圖8；工況3〔5-7級加載〕如圖9。圖7工況1試驗荷載載位圖〔單位：cm〕圖8工況2試驗荷載載位圖〔單位：cm〕圖9工況2試驗荷載載位圖〔單位：cm〕3.3測試截面和測點的布置選擇測試截面和測點必須具有代表性，選擇的截面是橋梁最不利荷載區域。測點一般布設在構造的最不利點,如L/4、L/2、3L/4點。測點的布設也有差異性，對于不同類型的橋梁，測點的布設也不同，檢測人員根據實際情況進展布設和設計。本次測試橋跨的橋墩號為17*～19*,測試截面為圖1中的A-A截面〔邊跨0.4L最大彎矩〕；B-B截面〔18*橋墩附近最大負彎矩和最大剪力〕；C-C截面〔主跨跨中最大正彎矩〕，如圖10所示?？刂平孛鎽儨y點如圖11。撓度測點如圖12所示。圖10應變測點布置截面示意圖〔單位：cm〕(A-A截面應變測點〕(B-B截面應變測點〕(C-C截面應變測點〕圖11截面應變測點布置示意圖〔單位：cm〕圖12檢測跨變形測點布置圖〔單位：cm〕4、試驗數據與有限元理論計算數據比擬在橋梁檢采用校驗系數和相對剩余來評定橋梁的承載能力和工作狀態。校驗系數η是在橋梁靜載試驗所得的數據〔撓度、應力〕與理論計算值之比。η大于1說明構造設計強度缺乏不平安。η過大過小都要對其分析原因。η過小可能是橋梁構造整體工作好，也可能是材料的彈性模量高于設計值或者是橋梁有限元分析簡化計算過于簡單，相對剩余大小反映橋梁構造的剛度。4.1橋梁測點撓度分析根據"大跨徑混凝土橋梁試驗方法"中混凝土撓度的校驗系數一般在0.7≤η＜1.0，試驗記錄各個測點的撓度、剩余撓度，可以計算出各個測點的彈性撓度，結合理論計算值可以計算撓度的校驗系數和相對剩余，并做出類似數據的圖形。表2是各斷面主要測點撓度校驗系數和相對剩余表。表2試驗工況下各斷面撓度的實測值和計算值比擬〔mm〕測點數值類型第三級加載第七級加載卸載階段最大彈性撓度實測值/計算值〔Se/Sstat〕相對剩余〔%〕〔Sp/Sstat〕B3*實測值-5.2-0.2-5.00.613.8計算值-8.2/-8.2B3-1*實測值-4.70.3-5.00.616.4計算值-8.2/-8.2B8*實測值/-11.4-0.7-10.70.826.1計算值/-13.1/13.1B8-1*實測值/-9.3-0.4-8.90.684.3計算值/-13.1/-13.1表2和圖13可以看出試驗工況下，控制截面的主要測點撓度值均小于理論計算值，撓度校驗系數在0.61～0.82之間，撓度校驗系數均小于1，能夠滿足"評定規程"中關于橋梁主要測點靜載試驗校驗系數的要求。表3可知梁主要測點撓度相對剩余均小于20%，橋梁具有足夠的剛度和平安儲藏。4.2應力結果的分析應力校驗系數是評價橋梁構造強度及承載力特性的重要參數，下表是各個工況下控制截面主要測點應變校驗系數和相對剩余。見表3。表3試驗工況下應變的實測值和計算值比擬〔〕測點數值類型第三級加載第四級加載第七級加載卸載階段最大彈性應變實測值/計算值〔Se/Sstat〕相對剩余〔%〕〔Sp/Sstat〕A3*實測值8//-190.1812.5計算值51///51A4*實測值27//0270.530.0計算值51///51A5*實測值18//-3210.4016.7計算值52///52B3*實測值/-12/-1-110.508.3計算值/-22//-22B4*實測值/-5/1-60.2712.5計算值/-22//-22B5*實測值/-10/-1-90.4110.0計算值/-22//-22C3*實測值//23-3260.4813.0計算值//54/54C4*實測值//16-3190.3518.8計算值//55/55C5*實測值//252230.428.0計算值//55/55由表2可知控制截面的主要測點的應變校驗系數小于0.50，相對剩余均小于20%，說明橋梁構造由足夠的強度，滿足設計荷載對其承載力的要求，有足夠的平安儲藏。4.3橋梁動力特性分析通過不同時速和剎車測試橋梁的自振頻率和阻尼系數，表4是橋梁頻率和阻尼系數實測值和理論值比擬。表4實測和理論值比擬頻率〔Hz〕沖擊系數實測值2.221.13理論值2.011.18從表4看出實測頻率大于理論值，沖擊系數實測值平均值小于理論值，該橋的實際剛度較大，振動響應較小，說明橋梁實際剛度滿足設計要求。5、總結〔1〕橋梁在試驗荷載作用下，變形和應變分布正常，校驗系數和相對剩余均滿足"評定規程"要求，應變校驗系數較小，有足夠剛度和強度和平安儲藏?！?〕采用靜動載試驗相結合，能夠對橋梁的實際受力有個全面的了解，進展全