系杆拱桥静载试验实例和分析报告报告材料

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1、实用标准文案系杆拱桥静载试验实例及分析毛杰（中铁四局一公司）摘要：系杆拱桥是由拱肋、系杆、吊杆、行车道板及桥面系等组合起来的桥梁结构。本文结合系杆拱桥静载试验实例，阐述了系杆拱桥的主要受力特点以及理论分析方法，并通过静载试验论述了系杆拱桥主要控制截面的确定方法，以及评定系杆拱桥工作状态的分析方法与指标。关键词：系杆拱桥，静载试验，校验系数1概述拱桥是我国公路上使用很广泛的一种桥梁体系。拱桥和梁桥的区别不仅在于外形不同，更重要的是两者受力性能有原则差别。拱式桥梁是有水平推力的桥型结构，其主要承载结构是主拱圈(或主拱肋、拱

2、片等)，在恒载作用下一般仅承受轴向力，在外荷载作用下还将承受弯矩和剪力。在拱桥结构中，系杆拱桥是指将拱肋和纵梁（系杆）两种基本结构组合起来，充分发挥拱肋受压、主梁受弯的结构特性来共同承受荷载，其中又以系杆承受拱脚水平推力为主要特征。从其受力特点而言看，系杆拱桥是拱桥、梁桥和吊桥的有机结合，兼有拱桥的较大跨越能力和简支梁桥对地基适应能力较强的两大特征。由于我国公路交通事业的飞速发展，近年来越来越多的大重型车辆给系杆拱桥带来了许多的病害，直接导致了旧桥承载能力的进一步下降，因此对旧桥的承载能力进行分析与鉴定成为维了护桥梁正

3、常运营的关键。当桥梁承载能力不足时，桥梁检测可以为桥梁进一步加固提供依据。由于桥梁结构工作时所受的荷载主要是静载，因此在系杆拱桥检测中，静载试验是评定系杆拱桥力学性能是否满足规范和设计要求最直接以及最有效的方法。2桥梁概况肥东店埠河大桥为钢筋混凝土系杆拱桥，主跨径为60m，全桥长91.92m，桥面总宽为32m，上部构造为两片肋拱，拱肋净矢跨比约1/4。该桥设计荷载：快车道为汽-20，挂-100；慢车道为汽-10；人行道荷载为4kN/m2，抗震等级7度。3系杆拱桥受力特征以及理论分析方法系杆拱桥是由拱肋、主梁、横梁和桥面

4、板连成的空间整体结构，系杆拱桥在外荷载作用下，主要受主拱圈轴力、主拱圈跨中弯矩、系杆跨中弯矩、支点处剪力控制，因而这些是桥梁强度的主要控制截面。而系杆拱桥主拱圈跨中挠度以及系杆的跨中挠度较拱肋以及系杆各截面为最大，因此拱圈以及系杆跨中截面是桥梁刚度的控制截面。在外荷载作用下，各片拱肋、系杆（主梁）以及吊杆共同参与工作，当荷载作用于桥面时，桥面板恒载和行车道活载通过横梁传递给主梁，主梁将内力传递给吊杆，由吊杆传递到拱肋。在主梁分析时，每片主梁分配到的内力大小随活荷载作用位置以及大小的不同而不同，对于一般的桥梁结构可以采用

5、近似理论来计算，通常引入荷载横向分配系数，将复杂的空间问题用简单的平面问题来求解。目前常用的荷载横向横向分布系数的计算方法有：杠杆原理法、刚性横梁法、比拟正交异性板法等等。肥东店埠河大桥主梁之间有较多的横梁，具有较强的横向刚度，且宽跨比较小，因此活载的横向分布适用于刚性横梁法。对于偏心荷载，主梁传递给吊杆的拉力是不相等的，因此传递到两片拱肋相同截面位置的力也是不相等的。4静载试验4.1试验荷载的确定精彩文档实用标准文案系杆拱桥控制荷载是根据桥梁设计图纸采用大型有限元软件MIDAS建立空间有限元模型，结合规范以及设计要求

6、计算确定。综合实验荷载效率系数与设计荷载的等效性、车辆的机动性等选择加载车型。该桥原设计荷载为汽-20、挂-100，根据荷载等效原则以及考虑到该桥建成后有大量重型车辆通过，最后通过结构检算，决定采用8辆200kN重车进行静载试验。4.2控制截面以及测点布置根据系杆拱桥的受力特点，在活荷载作用下系杆拱桥主要是以拱肋与主梁承受弯矩和剪力以及吊杆承受拉力。因此，为评定系杆拱桥的强度和刚度要求，静载试验控制截面测试项目包括：①拱肋正应力以及饶度；②系梁正应力以及饶度；③吊杆拉力。根据测试内容，为了能够更好地分析最不利受力部位的

7、应力、饶度，除在拱肋和纵梁跨中截面以外，还分别在L/4、3/8L、3/4L、拱脚截面以及吊杆截面进行测点布置，如图1-1所示。图1截面测点布置4.3荷载布置布载是根据设计图纸以及规范要求通过大型有限元软件MIDAS建立空间模型，计算出桥梁控制截面在设计荷载作用下产生的最不利内力组合，并求出该截面的内力影响线。根据计算分析利用内力影响线对结构进行最不利布载，相应地可分为6种工况：（1）第一工况为计算拱顶和系梁跨中截面最大正弯矩，布载如图2所示。（2）第二工况为计算偏载情况下拱顶和系梁跨中截面正弯矩，布载如图3所示。（3）

8、第三工况为计算偏载情况下拱顶和系梁跨中截面正弯矩，布载如图4所示。（4）第四工况为计算北侧拱肋和北侧系梁1/4截面最大正弯矩，布载如图5所示。（5）第五工况为计算北侧拱肋和北侧系梁3/8截面最大正弯矩，布载如图6所示。（6）第六工况为计算北侧拱肋拱脚截面最大负弯矩，布载如图7所示。图2工况一布载示意图图3工况二布载示意图图4工况三