基于荷载试验的刚架拱桥的承载能力评定-论文.pdf

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1、基于荷载试验的刚架拱桥的承载能力评定■何炎恋(福建省交通建设质量安全监督局，福州350001)摘要本文以某刚架拱桥为例，对其进行了在极限状态荷载基本组合下的承载能力评定，为桥梁的正常使用和养护提供科学的决策依据。关键词刚架拱荷载试验承载能力评定1工程概况j21-2Ol1)(后简称《规程》)，引入桥梁检算系数、承载某桥上部结构为L。=60m，Fo／L=1／8的40号钢筋混能力恶化系数、截面折减系数和活载修正系数分别对凝土刚架拱桥，横向由四片拱片组成，拱片间采用系结构抗力效应和荷载效应进行修正，以此判定结构的梁连接，拱上建筑桥面系采用6cm厚、Fo／Lo=l／1

2、0的微承载能力状况。弯板预制安装。桥面铺装钢筋混凝土，其厚度桥中为参照外观检查、无损检测和静动载试验结果，针19．00cm，桥面横坡为1．50％，桥面宽度为净9．00m+2x对主要控制截面、薄弱部位和严重缺损部位，按公路一0．50m护轮带。下部均采用u型桥台，扩大基础，该桥I级对中拱和边拱拱片进行极限状态荷载基本组合下位于一1．41％的纵坡上。结构全景布置如图1所示。的承载能力评估。按式D=∑仅Dj计算确定该桥承载能力检算系数评立定标度D，式中，为某项检测指标权重值，：1，』=1按表1的规定取值；D为该桥某项检测指标的评定标度。表1承载能力检算系数评定标度计

3、算表图1全景布置图(单位：m)2模型计算根据桥梁施工设计图纸，应用Midas有限元计算软件进行建模计算，结构计算模型如图2所示。经过计算，中拱和边拱拱片承载能力检算系数评定标度D=2．1，对拱片承载能力极限状态截面强度和整体“强度一稳定”进行验算，计算结果取受力最不利位置处的内力，拱片承载能力检算公式如下：0S≤R(，Ⅱdc，ads)z。(1一)式中=1，=1；中拱和边拱拱片承载能力恶化系数是根据恶化状况评定标度E及桥梁所处的环境条件来确定的，由表2计算可知评定标度E=I．87，再查表3可知，=0．0374。以设计标准活载产生的该试验项目的最不利效应图2计算

4、模型图值作等效换算，确定所需的试验荷载。在各工况试验3桥梁承载能力评定方法荷载作用下，跨中截面挠度校验系数为0．79～0．85，相根据《公路桥梁承载能力检测评定规程》(JTG／T对残余挠度最大值为10．7％；L／4截面(最大正弯矩)福建交通科技2014年第2期挠度校验系数为0．83～0．86，相对残余挠度最大值为表2承载能力恶化状况评定标度计算表12．1％；跨中截面应变校验系数为0．84～0．87，相对残余应变最大值为1．4％；L／4截面(最大负弯矩)应变校验系数为0．72～0．93，相对残余应变最大值为1．7％；拱脚截面应变校验系数为0．82～0．98，相

5、对残余应变最大值为10．2％。其中，校验系数最大值为0．98，取荷载试验后的旧桥检算系数Z代替上式z进行检算，据《规程》，查表4得承载能力检算系数z：=0．96。表4经过荷载试验的承载力检算系数z2值备注：对混凝土电阻率、氯离子含量两项检测指标，按规程规定不需要进行检测评定时，其评定标度值应取1。表3桥梁承载能力恶化系数值备注：对主要挠度测点和主要应力测点的校验系数，两者中取较大值；z值可按t值线性内插。4上部结构检算结果4．1．1拱片截面强度检算结果根据《公路圬工桥涵设计规范》(JTGD61-2005)，在公路一I级设计荷载等级承载能力极限状态荷载基本组合

6、作用下，拱片截面强度检算结果如表5～6所示。据表5和6检算，中拱和边拱拱片结构在荷载基本4．1．2拱片整体“强度一稳定”检算结果组合下，拱顶、L／4及拱脚截面偏心距均小于容许偏心本桥拱片为无铰拱，根据《公路圬工桥涵设计规距，拱脚截面和拱顶截面轴力设计值【N】小于基本组合范》(JTGD61-2005)，拱片纵向计算长度l产O．36La荷载效应最不利组合轴向力。因此，中拱和边拱拱片结(拱轴线长度)，查表得拱片弯曲系数=0．70，拱片整构在公路一I级设计荷载等级承载能力极限状态荷载基体“强度一稳定”检算结果如表7～8所示。本组合下，拱片截面强度检算结果不能满足规范

7、要求。从表7、表8可以看出，中拱和边拱拱片结构在公路一表5边拱截面强度检算结果弯矩M(kN·rn)267．5627639．52655．6534．2119．4轴向力N(kN)1287．73079．11637．73092．31613．53019．3偏心距e0．2080．2040．3900．8590-3310．0400．4751．231．230．480．48方向熬的截面边缘距离s(m)⋯s容许偏心距[e】=0．7s0．333O．333o．8610．8610．336o．336结论【e】>=Iel满足要求满足要求满足要求满足要求满足要求满足要求混凝土受压区面积Ac(m

8、)0．1870．1900．5880．2600．104