富湾特大桥静载试验研究
桥梁结构静载试验是对桥梁结构工作状态进行直接测试的一种鉴定手段,是检验结构强度和刚度等性能的最直接、最有效的方法。在通车前对成桥实施静载试验,其目的在于检验桥梁设计与施工质量,确定工程结构的工作性能和可靠性,评价主桥施工质量是否达到设计要求,为竣工验收提供技术依据,同时也为桥梁建立了“指纹”档案,为该桥使用过程的维护与检测提供基准数据。
1.试验荷载设计与试验方法
1.1试验荷载的设计
静载试验加载位置与加载工况的确定,主要根据使桥梁设计控制截面的试验内力和变形达到设计理论控制值的80%～100%来确定,并以内力和变形相等效为原则。通常还应在防止结构局部内力过大破坏的基础上,结合实际情况,充分考虑简化和合并加载工况,尽量减少试验量和缩短试验时间。桥梁理论计算采用Midas/civil 2006桥梁结构分析软件做分析。根据得到的理论计算值,结合简化和合并工况的原则,将此次静载试验分为三个工况进行,分别为测试主梁主跨跨中正弯矩(工况一)、测试主梁根部负弯矩(工况二)和测试主墩弯矩(工况三)。试验采用15辆载重汽车进行加载,加载分四级,卸载分一级。
1.2试验内容和方法
静载试验主要的测试内容为各级荷载作用下的结构工作性能。此次静载试验主要包括了对富湾特大桥左幅主梁、主墩应力和主梁挠度的测试。其中,应力(应变)采用振弦式应变计,由DT615应变测试系统测量;挠度变形采用精密水准仪和全站仪进行观测。
2.试验结果及分析
试验记录了各工况实测挠度、应变以及应变残余值,结合理论值可计算出这些测试项目增量的校验系数。通过这些测量项目荷载效应增量实测值和理论值的比较及校验系数、残余值与最大效应测试值的比值等参数判定结构的实际工作状况。本文限于篇幅,只对各工况的重点考察内容进行了分析。
2.1主梁挠度分析
主梁最大实测挠度见表1。主梁最大实测挠度,即满载时加载跨跨中实测挠度,为30.76mm,小于理论计算挠度34.89mm,校验系数为0.88,残余系数为0.003,均满足要求。从图中可知主梁的挠度实测值与理论值比较接近,且挠度的实测值均小于理论值,实测挠度曲线与理论挠度曲线的变化规律基本一致。挠度测试结果表明,主梁具有较好的整体刚度,结构受力合理,符合设计要求。
2.2各工况下主梁应力(应变)分析
各工况下主梁测试断面应力见表1。由表1可以看出,各工况下对应的主梁截面的应变实测值均小于理论值,校验系数介于0.64～0.90之间,处在规范要求的合理范围内。三个工况下测试断面的平均应变与荷载关系P-ε曲线见图1-3。从图中可以看出,应变的实测值均小于理论值,实测应变曲线与理论应变曲线的变化规律基本一致。可见主梁结构具有足够的强度且处于弹性工作状态。
3.结论
由富湾特大桥的静载试验实测数据的分析可知,桥梁结构各项力学控制指标均基本符合规范要求及设计要求,实测试验曲线变化与理论计算基本一致,可见桥梁主梁刚度和强度性能良好,结构受力合理,桥跨结构能够满足使用要求。通过桥跨结构的静载试验,在整理分析试验结果的基础上建立了富湾特大桥的竣工后的详细的结构静力性能档案资料。这也为以后桥梁在运营阶段,特别是老化阶段的检测与评定提供了基准数据。
参考文献
[1]大跨径混凝土桥梁的试验方法.中华人民共和国交通部.
[2]公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004).中华人民共和国交通部.
[3]公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004).中华人民共和国交通部.
[4]公路工程技术标准(JTG B01-2003 ).中华人民共和国交通部.
[5]广东省交通建设工程质量检测中心.富湾特大桥工程检测试验报告.2009.
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