坪梅大橋靜載試驗與分析
2017-09-18
1 工程概況�
坪梅大橋位于樂昌市坪石鎮(zhèn)，主橋為單跨110m跨徑的雙曲拱橋，共有6片主拱肋，拱上共設(shè)有8個腹拱，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。�
2 試驗方案�
2.1 靜載試驗檢測內(nèi)容�
該橋跨度比較大，根據(jù)雙曲拱橋的受力特點及現(xiàn)場具體情況，此次靜載試驗分為跨中加載、3L/4加載兩個分試驗進(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�
本次試驗計算采用MIDAS2010建模分析，取設(shè)計荷載等級為汽車－15、掛車－80進(jìn)行計算，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 靜載試驗的測點布置�
3.1 撓度測點布置�
根據(jù)《試驗方法》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共10個，用N3精密水平儀觀測結(jié)構(gòu)沿縱向變形曲線，測點布置如圖3所示。�
3.2 應(yīng)變測點布置�
分別在主橋試驗跨跨中、3L/4等控制截面共布置應(yīng)變測點24個，測點布置如圖4～圖5所示。�
4 靜載試驗主要結(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，各撓度測點試驗結(jié)果及理論計算結(jié)果如表1所示。��
由表1可知，跨中主要撓度測點卸載后相對殘余變形均小于25％，滿足《試驗方法》要求，滿載時，偏載側(cè)N3-Y3#測點撓度為最大值，校驗系數(shù)為0.15，小于《試驗方法》中鋼筋砼結(jié)構(gòu)校驗系數(shù)1.1的要求，跨中最大撓度實測值小于理論計算值較多，說明結(jié)構(gòu)的實際剛度大于理論剛度。�
（2）3L/4加載工況�
在各級荷載作用下，各撓度測點試驗結(jié)果及理論計算結(jié)果如表2所示。�
由表2可知，3L/4處主要撓度測點卸載后相對殘余變形均小于25％，滿足《試驗方法》要求，滿載時，偏載側(cè)N3-Y4#測點撓度為最大值，校驗系數(shù)為0.33，小于《試驗方法》中鋼筋砼結(jié)構(gòu)校驗系數(shù)1.1的要求，3L/4處最大撓度實測值小于理論計算值較多，說明結(jié)構(gòu)的實際剛度大于理論剛度。�
（3）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)計標(biāo)準(zhǔn)的容許值，本次構(gòu)件的撓度設(shè)計允許值為：�
Δ=L/800=110000/800=137.5mm�
本次試驗中實測最大撓度值為4.11mm，滿足《試驗方法》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相對殘余變形均小于25％，滿足《試驗方法》要求，實測應(yīng)變值均小于理論計算值，跨中加載試驗中，偏載側(cè)最大彈性應(yīng)變位于1#主拱肋，其校驗系數(shù)為0.36，小于《試驗方法》中鋼筋砼結(jié)構(gòu)校驗系數(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相對殘余變形均小于25％，滿足《試驗方法》要求，實測應(yīng)變值均小于理論計算值，3L/4加載試驗中，偏載側(cè)最大彈性應(yīng)變位于4#主拱肋，其校驗系數(shù)為0.38，小于《試驗方法》中鋼筋砼結(jié)構(gòu)校驗系數(shù)1.1的要求。�
以上工況中計算值比實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)確計算，而且拱上填料全部換填為混凝土，計算分析模型中未考慮其作用，這使得計算位移、應(yīng)變等結(jié)果比實測值偏大。�
4.3 拱腳位移�
在兩個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 加固前后靜載試驗結(jié)果比較�
從表5可知，加固后跨中工況滿載時最大彈性撓度值為3.27mm，其測點校驗系數(shù)為0.15，最大彈性應(yīng)變值為26.7，其測點校驗系數(shù)為0.36；加固前跨中工況滿載時最大彈性撓度值為6.4mm，其測點校驗系數(shù)為0.36，最大彈性應(yīng)變值為61.9，其測點校驗系數(shù)為0.82。從試驗結(jié)果可知，相比加固前跨中工況靜載試驗，加固后的最大彈性撓度、最大彈性應(yīng)變、最大彈性撓度測點校驗系數(shù)及最大彈性應(yīng)變測點校驗系數(shù)均有所減少。�
從表5可知，加固后3L/4工況滿載時最大彈性撓度值為2.17mm，其測點校驗系數(shù)為0.33，最大彈性應(yīng)變值為14.3，其測點校驗系數(shù)為0.38；加固前3L/4工況滿載時最大彈性撓度值為2.32mm，其測點校驗系數(shù)為0.37，最大彈性應(yīng)變值為11.7，其測點校驗系數(shù)為0.37。從試驗結(jié)果可知，相比加固前3L/4工況靜載試驗，在加固后試驗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、最大彈性撓度測點校驗系數(shù)及最大彈性應(yīng)變測點校驗系數(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）實測的彈性應(yīng)變值均小于理論計算應(yīng)變值，結(jié)構(gòu)在設(shè)計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方法［M］.北京:人民交通出版社,1982.�
?。?］宋一凡. 公路橋梁荷載試驗［M］ . 北京: 人民交通出版社,2002.�
?。?］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。
