上承式箱型混凝土拱桥荷载试验分析

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1、万方数据总第243期交通科技SerialNo．2432010年第6期TransportationScience＆TechnologyNo．6Dec．2010130I10．3963／j．issrl．1671—7570．2010．06．005上承式箱型混凝土拱桥荷载试验分析叶张颜(恩施市路桥公司恩施445000)摘要通过对恩施市连珠大桥进行静载、脉动和现场荷载试验．测得结构的各种力学指标和性能指标．并与理论计算值及相应的规范规程要求进行了对比，从而对桥梁的整体性能和结构的安全性做出了评价。试验结果表明，该桥的主体结构满足设计要求，达到了设计要

2、求的承载能力。关键词上承式箱型拱桥荷载试验承载能力钢筋混凝土箱型拱桥具有截面挖空率大、用料省、受力合理、抗弯和抗扭刚度大、施工时稳定性好等特点，是大跨径钢筋混凝土拱桥的一种比较经济、合理的型式u]。恩施市连珠大桥横跨清江，桥梁跨径组合为2×13m+901TI+181TI。主桥为上承式普通箱形混凝土拱桥，净跨90m，净矢高13．846121，净矢跨比1／／6．5，拱轴系数m—1．756，主拱圈为等截面悬链线单箱三室箱形拱。采用平衡重转体施工。设计荷载：城市一A级，人群荷载4kN／m2。1试验内容为了对本桥设计与施工质量、结构的可靠性做出准确

3、的评价，为竣工验收提供技术依据，并对桥跨结构的实际工作状态有更直接了解，判断实际承载能力，评价其在设计使用荷载下的工作性能，依据相应的规范对本桥进行了荷载试验[2]。主要测定结构的典型部位在静载作用下的应变、挠度、拱脚位移及自振状态的相关参数，通过分析，与理论值进行比较，得出相关结论[3]。本桥测试内容主要包括：①两岸拱脚位移；②控制截面的应变、挠度；③裂缝的监测；④桥梁的自振频率。2荷载方案的确定2．1控制截面的确定根据上承式拱桥的受力特点，考虑正弯矩最大，负弯矩最大，轴力最大及试验过程中裂缝的发展状况，确定的控制截面见图1。收稿日期：

4、2010—07—20口图1主梁控制截面布置图2．2测点的布置(1)拱脚位移测点的布置。在两岸拱脚处分别设置一个垂直向测点和一个水平向测点。(2)静载挠度测点的布置。在A、B控制截面上、下游各布置1个挠度测点，测点布置见图2。(3)静载应变测点的布置。A、C、D控制截面的应变测点的布置见图2～4。』堕土璺[％]：][2。]图2A、B断面挠度测点布置图上游l2345图3A断面弯曲应变测点布置图逖l2345垃678910图4C、D断面应力测点布置图2．3试验荷载的加载原则各工况下试验所需加载车辆的数量将根据设万方数据2010年第6期叶张颜：上承

5、式箱型混凝土拱桥荷载试验分析计标准活荷载产生的最不利效应值按等效原则换算，控制效率系数在[o．8，1．053之间。3理论计算本次试验用MIDAS／ci访l建模，根据加载原则，确定试验所需车辆为6辆32t单后轴载重车，前轴距后轴4．5m，前轴重6t，后轴重26t。4静载试验结果为了得到精确可靠的数据，试验前对所有仪器进行了检定。试验前进行了预演和温漂试验，及时更正了不良测点。每个工况的最大温差不超过1℃。试验完成后，根据导线电阻和应变片电阻，对每个应变值逐一校正。4．1拱脚位移在试验过程中，两岸拱脚未发生位移。4．2挠度结果以控制截面A在中

6、载作用下的实测挠度与理论计算值比较结果为例，其结果见表1。表1中载作用下A截面各测点挠度由表1可以看出，在中载作用下，截面A的各测点挠度校验系数都小于1，通过试验与理论计算分析，B、D截面在各工况下，各测点的挠度实测与理论的比值也都小于1，且残余挠度较小，残余挠度与总挠度的比值小于规范容许值20％。试验中挠度最大值为3．60mm，小于规范允许挠度值。说明桥梁的荷载一变形性能正常，结构整体刚度满足设计要求。4．3应变结果以控制截面A在中载作用下的实测应变与理论计算值比较结果为例，其结果见表2。表2中载作用下A截面各测点应变由表2可以看出，在

7、中载作用下，截面A的各测点应变校验系数都小于1，通过试验与理论计算比较得出，C、D截面在各工况下，各测点的应变校验系数也都小于l，且残余应变较小，残余应变与总应变的比值小于规范容许值20％。说明桥梁的荷载一应变正常，结构整体承载能力满足设计要求。4．4裂缝监测试验过程中，箱梁未产生裂缝。5脉动试验脉动试验使用高灵敏度的传感器和放大器，测量外界各种因素所引起的桥梁微小且不规则的振动，然后进行频谱分析，最终得到桥梁结构的动力特性(自振频率、振型和阻尼比)。5．1测点布置脉动试验设3个竖向振动测点(不含激励拾振器)，布置拾振器，分别布置在L／4

8、、跨中、3L／4截面处。5．2结果分析实测竖向一阶基频为3．460Hz，大于理论计算值2．501Hz，实测竖向二阶基频为5．519Hz，大于理论计算值3．630Hz，说明桥梁的刚度满足要求。其