混凝土箱形拱桥的荷载试验研究

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1、混凝土箱形拱桥的荷载试验研究【】为评价某新建桥梁的结构性能和承载能力，对其进行了结构计算和荷载试验，为同类桥梁的试验检测和结构承载能力的评定提供参考。　　【关键词】混凝土;箱形拱;结构计算;荷载试验;评定　　　　我国西南地区受地理条件的影响，混凝土箱形拱桥得到了迅速的发展。为了检验新建桥梁的结构刚度是否达到荷载要求，以及桥梁的结构整体性是否良好，目前已有人对这种桥型的结构性能和承载能力进行了研究，但还不够完善，因此，进一步完算混凝土箱形拱桥的试验检测方法和评定结构承载能力有极其重要的工程价值和理论意义

2、。　　1.工程概述　　某桥梁于1993年7月建成。全长1.502515km。大桥主跨为1-140m的钢筋混凝土箱型拱桥，净失高28.0m，共分五段。桥面净宽7+2×1.0m，全宽9.5m，桥梁原设计荷载公路II级，人群：3.0KPa。大桥总体布置见图1。　　图1桥型布置图（单位：m）　　2.静载试验　　2.1试验内容　　2.1.1测试相应加载工况下试验加载截面控制部位的应变（应力），以判断该桥梁结构强度是否到达验算荷载要求。　　2.1.2测试各加载工况下桥跨挠度分布，以判断该桥梁结构刚度是否达到验算荷

3、载要求。　　2.2测试截面及测点布置　　桥面挠度测试截面：在主跨共设7个挠度测试截面。根据现场条件，采用精密光学水准仪进行测试，测点布置详见图2。应力（应变）测试截面：应力测试截面共设4个，采用DT515进行测试，详见图3。　　图2挠度测试截面布置图（单位：m）　　图3应力测试截面布置图(单位：m)　　2.3试验荷载　　结构计算中分别按汽车荷载（公路II级，人群：3.0KPa。）最不利布载，通过计算比较，取两者内力（弯矩、轴力）的大者作为试验加载截面的控制值。各试验加载截面的控制内力见表1：　　表1静

4、力试验荷载效率　　2.4试验工况　　共进行7种情况的加载试验，即7个加载工况，具体如下。　　工况1、2：J1M-中载游加载作用下应变和挠度测试。工况3：J2M+偏上游加载作用下应变和挠度测试。工况4：J3M+偏下游加载作用下应变和挠度测试。工况5、6：J4M+中载游加载作用下应变和挠度测试。工况7：J1M+、J2M-、J3M-偏下游加载作用下的应变和挠度测试。　　2.5试验结果　　2.5.1应力　　试验荷载作用下，测试截面的实测应力及与计算应力的比较见表2。　　表2试验荷载作用下实测应力与计算应力对比

5、表　　从表2可以看出：测试截面的实测应力与计算值基本相符，实测应力量值总体处于正常范围，且实测应力离散性较小，顶、底板共同参与结构受力的性能比较理想。　　2.5.2挠度　　试验荷载作用下，挠度测试截面的实测值及与计算值的比较见表3。　　表3试验荷载作用下实测挠度与计算挠度对比表　　从表3实测桥跨挠度及与理论计算值对比结果可以看出：试验加载下，实测桥跨最大挠度为10.30mm，挠度结构校验系数在0.58~0.88之间，卸载后整体上挠度回复正常。可见，在试验荷载下，桥跨结构整体刚度正常。　　3.动力荷载试

6、验　　3.1试验内容　　动载试验针对140m主跨进行，包括以下内容：桥跨结构自振特性（主要阶次固有频率、阻尼比）、拱顶截面行车动力响应测定试验和空实交接附近下弦截面行车动力响应测定试验。　　3.2测点布置　　动载试验1/4截面、拱顶截面、3/4截面布置竖向加速度测点和纵向动应变测点。　　3.3理论振型（下转第230页）　　（上接第266页）采用有限元模型计算桥跨结构自振特性，其结果见图4~图5。　　图4一阶竖向弯曲计算振型（f1=0.97Hz）　　图5二阶竖向弯曲计算振型（f2=1.66Hz）　　3.

7、4实测　　采用动态测试软件DH5920对大桥进行测试，自振特性检测结果汇总如表4所示。　　表4自振特性检测结果汇总表　　汽车以5km/h、10km/h、20km/h、30km/h、40km/h的速度进行跑车试验时，1/4截面、拱腹截面和拱背截面的冲击系数如下表5所示。　　表5行车试验实测结构冲击响应　　由上表5可以看出：J2截面的冲击系数在0.94~1.12，拱腹截面的冲击系数在1.05~1.36，拱背截面的冲击系数在1.08~1.26，J2截面的冲击系数最大值都出现在40km/h的跑车车速，拱腹截面

8、和拱背截面的冲击系数最大值都出现在30km/h的跑车车速。　　4.结语　　通过静载试验可知：桥梁结构实测应力与计算值基本相符，实测应力量值总体处于正常范围，控制截面各测点的实测应力离散性较小，顶、底板共同参与结构受力的性能比较理想；实测桥跨最大挠度为10.30mm，挠度结构校验系数在0.58~0.88之间，卸载后整体上挠度回复正常。可见，在试验荷载下，桥跨结构整体刚度正常。通过动载试验可知：实测一阶频率大于理论计算值，实测阻尼比较小，表明由于结构的整体刚