某旧石拱桥静载试验与结构评定.pdf

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1、DOI：10．3969／j．issn．1672-4011．2013．03．067某旧石拱桥静载试验与结构评定漆鹏，马有超，田雁新(湖南城市学院土木工程学院，湖南益阳413000)摘要：本文通过对某旧石拱桥进行静力荷载试验，探讨了旧石拱桥的静载试验方法与结构分析方法，根据测试结果对工程实例进行了评价分析，评定了该桥目前的整体受力性能。关键词：石拱桥；静栽试验；承栽力中图分类号：U446．3文献标志码：B文章编号：1672—40ll(2013)03—0144—031IB桥概况某旧石拱桥为一座空腹式石拱

2、桥，主拱圈为等截面悬链线板拱，拱轴系数为2．814，拱圈厚为0．9m，净跨径为40．0m，净矢高为8．0rn，矢跨比为0．2；腹拱圈为净跨径3．0m的圆弧拱，净矢高为0．6m，矢跨比为0．2，拱圈厚度为0．3m；桥面布置为8．5m=0．5m(防撞墙)+7．5m(行车道)+0．5m(防撞墙)。设计荷载为公路．Ⅱ级。桥梁概貌见图1。随着当地经济的发展，该桥交通量逐年递增，且出现桥面破损、拱圈渗水等病害。为了判断该桥桥跨结构实际受力状况和工作状态、评价结构的力学性能和工作性能、判断其结构承载力能否满足现

3、有荷载及未来一段时间交通流量增长的要求，笔者通过静载试验对该桥的承载能力和使用性能作一次全面的技术评估，确保该桥在正常营运期间的使用安全。2静载试验图1桥梁概貌2．1试验荷载确定为了检测桥梁关键截面的受力、变形及桥梁的运营安全系数，按试验构件截面“等效内力”原则确定每次加载时汽车总数量和排列位置，使加载汽车组成的荷载与设计荷载在该截面产生的内力基本相等。对各测试截面活载内力进行计算分析，确定静载试验时荷载的大小。本次静载试验需装载后总重为395kN的加载车两台。2．2试验工况确定根据桥梁结构受力情

4、况，取跨中截面、I．,／4截面及04台处拱脚截面作为控制截面。确定试验工况如下：工况I：主拱圈跨中截面最大正弯矩；工况Ⅱ：主拱圈L／4截面最大正弯矩；工况III：04台拱脚截面最大负弯矩。2．3试验工况车辆布置(1)工况I。主拱圈跨中截面最大正弯矩。经过计算确定，静载试验需用两辆加载试验车。拱顶截面弯矩影响线见图2，车辆布置见图3。图2拱顶截面弯矩影响线防撞墙嬲向蔗嚏蛞捶防撞墙矿台跨中l‘台图3工况I车辆布置图(单位：m)(2)工况II。主拱圈L／4截面最大正弯矩。经过计算确定，静载试验需用两辆加

5、载试验车。I．,／4截面弯矩影响线见图4，车辆布置见图5。圈4I．．／4截面弯矩影响线防擅增LJ嚏前进方向I圈尝防撞墙一圈5工况II车辆布置(单位：m)(3)工况Ⅲ。O’台拱脚截面最大负弯矩。经过计算确定，静载试验需用两辆加载试验车。0‘台拱脚截面弯矩影响线见图6，车辆布置见图7。图60。台拱脚截面弯矩影响线防擅墙一lLU巨一前进方向I圈巨一’11．8防擅墙一圈7工况m车辆布王(单住：m)2．4静载试验效率确定静力荷载试验各测试工况的荷载大小和加载位置时，采用静力荷载试验效率仇进行控制。仇宜介于0

6、．95～1．05之间，静力试验荷载的效率按下式计算：置仉。甄而式中S。一静力试验荷载作用下，某一加载试验项目对应的加载控制截面内力或变位的最大计算效应值；S一控制荷载产生的同一加载控制截面内力或变位的最不利效应计算值；芦-按规范取用的冲击系数值，p=0．186；，7。一静力试验荷载效率，应介于0．95～1．05之间。在已有技术资料的基础上，本次试验采用Midas／civil有限元分析软件对该桥进行理论计算分析。各工况荷载效率系数见表1。裹1荷载效率系数计算表S·(1+弘)S。仉项目／(kN·m)／

7、％工况I1135．61141．4100．5工况Ⅱ648．2645．599．6工况Ⅲ一985．1—974．198．9由表1可知0．95<仇<1．05，符合《公路桥梁承载能力检测评定规程》中的要求。2．5测点布置(1)挠度观测。采用高精度电子水准仪对桥台、L／4截面、拱顶、3／．／4截面进行位移观测，测点布置见图8。(2)裂缝观测。对全桥特别是对拱顶、拱脚截面等敏感部位在加载前后均进行仔细的裂缝观测。首先目测搜寻有无裂缝，如发现裂缝，则用裂缝观测仪测量其宽度，用钢尺测量其长度。2．6静载试验结果(1)

8、挠度测试结果及数据分析。静力荷载试验各工况下，各测点挠度测试结果见表2。a)挠度覆6点立面布王图．10．9510．O10．95’2．⋯’。3‘4-5。o卜F7．8．’台L／4跨中3￡，41’崔ob)挠度测点平面布置图图8挠度测点布王图(单位：m)表2挠度测点测试结果a)左侧测点测试结果项目测点2●3’a●总变位实测值一O．050．93一O．22实测值一O．05O．89—0．21工弹性变位理论值一O．082．04—0．32况I校验系数O．62O．44O．66实测值O0．04一O．01