一、工程概况
××大桥位于××高速公路K3+902.5m处,结构形式为部分预应力混凝土简支变连续箱梁桥。该桥位于R=7600m,T=140.75,E=1.30m的竖曲线及直线内,桥跨布置为7×25m+8×25m。桥梁设计荷载为汽-超20,挂-120,设计地震烈度为Ⅵ度。该桥总体布置如图1所示。
图1 ××大桥总体布置图
二、荷载试验研究
根据交通部颁试行办法[1],结合现场条件,考虑到简支变连续箱梁桥的受力特点,并根据桥梁调查的结果,选取边跨跨中截面、1#墩墩顶主梁截面、2#跨跨中截面和2#墩墩顶主梁截面作为静载试验的分析和观测对象,并对其挠度、应力以及裂缝进行试验测试和分析评价。
主要检测内容:
1)桥梁的计算分析
根据设计要求和有关参数,对原设计图纸进行理论分析计算,给出有关的设计控制值,编制试验加载量和加载载位。
2)测试检测及项目
检测该桥在设计最不利外荷载作用下:
①1#跨跨中截面的应力和挠度;
②2#跨跨中截面的应力和挠度;
③1#墩墩顶箱梁截面的应力;
④2#墩墩顶箱梁截面的应力;
⑤箱梁腹板裂缝及裂缝展开宽度和长度。
在此基础上对桥梁的工作性能、承载能力进行综合的评价。测试截面布置见图2,测点布置见图3。
图2 测试截面布置图
a) 1-1、2-1测试截面测点布置图
b) 1-2、2-2测试截面测点布置图
图3 测试截面测点布置图
3)测试方法
应变测试:本试验采用静态电阻应变仪测量混凝土的应变。应变测试中,应注意温度的补偿,建议在布片截面的梁底搁置贴有温度补偿的试块。跨中应变片的布置采用搭设钢管支架进行。
挠度测试:本试验通过装置在独立的刚性比较大的支撑上的数显式电子位移
计或百分表直接测读梁底挠度。工作人员在脚手架工作,脚手架由施工单位负责并提供。
裂缝观测:裂缝宽度用裂缝观测仪测读。
4)试验荷载及加载试验效率
加载试验效率按规范要求控制在0.85~1.05,桥梁加载后工况较差时,加载试验效率可取低限。
桥上试验荷载采用汽车加载。因完全符合汽-超20级标准的车队很难找到,故本试验加载汽车选用红岩或太拖拉等大型载重汽车,其中单辆车总重为300kN 左右。(一般前轴重60kN,中后轴重240kN,前中轴距为385cm,中后轴距为135cm)试验加载时拟根据加载车辆数采用分辆逐级加载。
各箱梁跨中的设计荷载横向分布系数见表1,各分项设计活载内力值、试验加载控制内力值及静载试验效率见表2,具体的加载车辆分级及加载卸载吨位见表3,测试截面最终的控制加载载位布置见图4。
横向分布系数计算结果表1 梁号汽车挂车
1 0.63
2 0.341
2 0.570 0.295
3 0.570 0.295
4 0.632 0.341
设计活载内力值、加载控制内力值及静载试验效率表2
测试工况
设计活载最大值
加载控制值
试验效率
汽车-超20挂车-120η
1
η
2
①②③③/①③/②
1-1弯矩(kN.m)1090 1540 1387 1.27 0.90 1-2弯矩(kN.m)-996 -962 -973 0.98 1.01 1-2剪力(kN)302 364 330 1.09 0.91
2-1弯矩(kN.m ) 914 1290 1208 1.32 0.94 2-2弯矩(kN.m )
-901
-824
-903
1.00
1.10
注:η1—汽车试验效率 η2—挂车试验效率
加载车辆分级及相应加载卸载吨位表(KN ) 表3
加载分级
测试工况
一级 二级 三级
1-1弯矩 600/600 900/900 1200/1200 1-2 弯矩 600/600 1200/1200 1800/1800 1-2剪力 600/600 1200/1200 1800/1800 2-1 弯矩 600/600 1200/1200 1800/1800 2-2 弯矩
600/600
1200/1200
1800/1800
-2.00E+00
-1.00E+000.00E+00
1.00E+00
2.00E+00
3.00E+00
4.00E+00
5.00E+00
6.00E+000
7
13
20
26
33
40
47
53
60
67
74
80
87
94
100
107
114
121
127
134
141
148
154
161
168
坐标(m)
弯矩影响线
a-1) 1-1测试截面弯矩影响线
a-2) 1-1测试截面弯矩工况车辆布置图
-3.00E+00
-2.50E+00-2.00E+00-1.50E+00-1.00E+00-5.00E-010.00E+00
5.00E-011.00E+000
7
14
21
26
33
40
47
53
60
67
74
80
87
94
100
107
114
121
127
134
141
148
154
161
168
坐标(m)
弯矩影响线
b-1) 1-2测试截面弯矩影响线
b -2) 1-2测试截面弯矩工况车辆布置图
-2.00E-01
0.00E+00
2.00E-014.00E-016.00E-018.00E-011.00E+00
1.20E+000
7
14
21
26
33
40
47
53
60
67
74
80
87
94
100
107
114
121
127
134
141
148
154
161
168
坐标(m)
剪力影响线
c-1) 1-2测试截面剪力影响线
c -2) 1-2测试截面剪力工况车辆布置图
-2.00E+00
-1.00E+000.00E+00
1.00E+00
2.00E+00
3.00E+00
4.00E+00
5.00E+000
7
14
21
27
34
40
47
53
60
67
74
80
87
94
100
107
114
121
127
134
141
148
154
161168
d-1) 2-1测试截面弯矩影响线
d-2) 2-1测试截面弯矩工况车辆布置图
-2.50E+00
-2.00E+00-1.50E+00-1.00E+00-5.00E-010.00E+00
5.00E-011.00E+000
7
14
21
27
34
41
48
53
60
67
74
80
87
94
100
107
114
121
127
134
141
148
154
161
168
坐标(m)
弯矩影响线
e-1) 2-2测试截面弯矩影响线
e-2) 2-2测试截面弯矩工况车辆布置图
图4 测试截面最终控制加载载位布置图
正式加载试验前,应进行预载试验,以消除新桥的非弹性变形,检查各仪器的工作情况。
试验加载过程中应随时注意加载后桥面和梁体下缘的反应,记录各数据。当发生下列情况时,应终止加载:
①当发生挠度大于理论计算值时,应查明原因,并酌情终止加载;
②当梁体残余挠度或钢筋残余应变大于20%时,应酌情终止加载;
③如发生异常情况(如过大的裂缝产生、或新的裂缝产生并迅速发展等)
应及时终止,确保桥梁的安全。
将试验测试结果和理论分析结果进行分析整理和对比,提出分析评价结论。
三、××大桥动载试验方案
3.1检测内容
①测定主跨预应力混凝土连续箱梁在跳车荷载下,跨中截面关键点的振动响应和桥梁结构的动力特性;
②测定预应力混凝土连续箱梁在不同车速的移动荷载下,跨中截面关键点的振动响应。
3.2试验孔的选择及测点布置
①根据现有桥梁在汽车荷载作用下的振动现象,选择一联中的中、次边孔及边孔作为试验孔。
②测点布置:各动载试验孔的跨中截面布置动力测点,测点纵向布置如图36所示,横向对称布置。
安徽
杭州
加速度传感器
图36 ××大桥动力测点布置示意图
3.3 动载试验程序
(1) 跳车试验
使一辆试验车于试验孔跨中处,以后轮缓缓越过高度为15cm左右的楔形体垫木,此时后轮将有瞬时冲击作用于桥面,使结构产生带有附加质量(试验车)的自由振动,同时测量记录各测点的振动信号。
(2)跑车试验
一辆试验车沿半幅桥轴线分别以10、20、30、40km/h的速度匀速行驶于主桥上,分别记录每一车速下的控制断面各测点的动态响应信号。
四、现场的安全保卫措施
①一切行动听指挥;
②桥下的各支架应牢固、并均有安全护栏和扶手,确保操作人员的安全;
③仪器、引线布好后应有人看管。
④对桥下的各测试仪器应派专人负责管理。
五、主要测试人员
主要测试人员
六、试验时间安排
试验方案回复、现场条件成熟、支架等准备工作就绪后,即可进场布片布点做加载测试,并按要求分析提交评价报告和结论。
以上试验研究方案及安排是否合理,恳请有关单位研究讨论后予以回复,以便保证试验顺利进行。
试验主要依据
[1] 交通部颁标准:公路旧桥承载能力鉴定方法(试行),1988年;
[2] 交通部颁:公路桥涵设计规范,人民交通出版社,1989年。
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