基于静载试验的混凝土梁桥受力行为预测

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1、2013年5月第5期城市道桥与防洪桥梁结构97基于静载试验的混凝土梁桥受力行为预测陈康生，林晶(1．江西国际经济技术合作公司，江西南昌330046；2．同济大学桥梁工程系，上海200092)摘要：该文介绍了利用基于静载试验的回归方法对混凝土多梁式梁桥正常使用阶段的受力行为预测进行了研究。采用单级加载的方法，以加载车在桥面事先确定的几个位置上停留，并测量相应的各主梁跨中的挠度。依据实测值，根据相关数理统计理论，建立主梁的荷载一挠度方程，对主粱在预期较高荷载标准的车辆或重车作用下的最大跨中挠度进行预测。通过将预测数据与实桥

2、试验数据对比可知：该方法能对混凝土多梁式梁桥正常使用阶段的受力行为进行有效预测，易于实际工程的应用。关键词：桥梁工程；荷载试验；回归方法；正常使用阶段中图分类号：U446文献标识码：A文章编号：1009—7716(2013)05—0097—030前言1基于静载试验的回归方法桥梁在荷载作用下的力学响应一直是热门研1．1控制方程的确定究课题【】，桥梁在使用阶段的力学性能更为工程通过对多座钢筋混凝土简支梁桥和预应力混人员所重视，桥梁承载能力预测这一研究领域也凝土简支梁桥的试验数据的分析统计，为了提高有颇多的研究成果出现【41

3、。桥梁使用状况及承载回归曲线的外延精度，本文建议多梁式混凝土简能力评定主要有根据外观调查进行评定的方法、支梁桥在使用阶段的荷载一跨中挠度曲线回归方采用分析计算为主的评定方法、荷载试验的评定程表达式为：方法、可靠度分析的评定方法、专家系统的评定方=(m)(1)法等。就目前的技术水平来看，公路旧桥最常采用．式中：i为主梁序号；为荷载停留位置序号；分析计算为主的评定方法和荷载试验的评定方m为主梁的荷载横向分布系数；p为作用在桥跨法，并且这两种方法常常结合在一起使用，从而成(或主梁)上荷载总重量为荷载P停留在时主为基于荷载试验

4、的评定方法。梁i的跨中挠度。b为主梁i的回归参数，可由在传统的荷载试验中f5]，为了获得通过试验来静载试验挠度实测值确定，见下文。评定旧桥使用状况及承载能力，必须进行分级加1．2参数标定载并使最终加载尽量接近现行规范的某一荷载级别车队的加重车重量，同时设置主梁挠度、钢筋和利用静载试验挠度实测值，结合最小二乘理混凝土表面应变的观测点，以便进行主梁挠度、材论，可进行参数、b的回归分析[61。为叙述方便，将料应力的测量，这些工作使得荷载试验的加载及式(1)记成标准幂函数式：观测工作量大、费用高、时间长及工作效率低。为Y=rX

5、(2)了评估多梁式梁桥的极限承载能力，也有文献对这样问题即转化为参数r、b的回归分析。式钢筋混凝土多梁式梁桥进行了非线性全过程分(2)两边取对数，并记：析，取得了良好的研究成果。但总的来说，非线性y=lgY，x=ZgX，a=lgr(3)分析涉及的影响因素众多，前处理和计算工作量则有一元线性回归标准式：都较大，不便于实际工程的推广应用。因此，寻求y=a+bx(4)便于实现且可靠的预测预应力混凝土多梁式梁桥以xi．yi代表一组量测数据，将代入式(4)的估受力行为的方法是具有实际工程意义的。计值Yi。由最小二乘理论，经数学推

6、导得到参数a、为此，本文以某预应力混凝土多粱式T梁桥b的回归值表达式为：的实桥试验数据为评判标准，研究基于静载试验a=y一一bx一(5)的回归方法并考证其可行性，对预应力混凝土多梁式梁桥正常使用阶段的受力行为进行预测。∑(铲)(yi-)b=(6)收稿日期：2013—02—04作者简介：陈康生(1985一)，男，江西南昌人，助理工程师，从事道路桥梁工程施工管理工作。98桥梁结构城市道桥与防洪2013年5月第5期果越好；若小于某一设定的起码值，表示和Y之式中：互=}y-=1y。很明显，参数。、6间的线性关系很弱，作线性回归

7、是没有意义的。求出后，幂函数式(2)的参数r、b易得：2工程验证r=lO10(7)回归方程确定后应对回归效果进行检验。检验选用某预应力混凝土多梁式梁桥为研究对象工作可用方差分析来进行。方差分析是根据在量(材料信息和截面尺寸不再详述)，进行上述方法测值的总离差中，由回归方程能抵消的部分与总的考证。离差平方和之比来衡量回归效果，其效果用相关2．1加载工况指数表示：为了获取各片主梁跨中挠度，分10种工况加载。工况1～4采用550kN重车加载，工况6～10采R：——啦—一(8)s用挂车一120加载。各种工况下荷载在桥梁横向、式

8、中：和称为自相关函数，称为互相纵向的详细布置见图1所示，图中长度单位以m关函数，计算式为：计，荷载单位以kN计。2．2参数回归结果=∑(铲)z(9)采用ANSYS软件中的Solid45单元对上述1O种工况下的桥梁受力进行弹性分析，有限元模型∑(一)z(1o)见图2所示，以横向方向从左到右，主梁标号依次为G1～G6。单元划分生成一系