富灣特大橋靜載試驗(yàn)研究

摘要:介紹富灣特大橋靜載試驗(yàn)的主要內(nèi)容和方法，結(jié)合理論計(jì)算，對(duì)靜載工況下的主梁和主墩應(yīng)力以及主梁撓度進(jìn)行了分析。試驗(yàn)結(jié)果表明主梁橋跨結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，具有良好的強(qiáng)度和剛度，橋梁結(jié)構(gòu)滿足設(shè)計(jì)和使用要求。

關(guān)鍵詞:連續(xù)剛構(gòu)橋;靜載試驗(yàn)

橋梁結(jié)構(gòu)靜載試驗(yàn)是對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)進(jìn)行直接測(cè)試的一種鑒定手段，是檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度等性能的最直接、最有效的方法。在通車前對(duì)成橋?qū)嵤╈o載試驗(yàn)，其目的在于檢驗(yàn)橋梁設(shè)計(jì)與施工質(zhì)量，確定工程結(jié)構(gòu)的工作性能和可靠性，評(píng)價(jià)主橋施工質(zhì)量是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，為竣工驗(yàn)收提供技術(shù)依據(jù)，同時(shí)也為橋梁建立了“指紋”檔案，為該橋使用過程的維護(hù)與檢測(cè)提供基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。

1.試驗(yàn)荷載設(shè)計(jì)與試驗(yàn)方法

1.1試驗(yàn)荷載的設(shè)計(jì)

靜載試驗(yàn)加載位置與加載工況的確定，主要根據(jù)使橋梁設(shè)計(jì)控制截面的試驗(yàn)內(nèi)力和變形達(dá)到設(shè)計(jì)理論控制值的80%～100%來確定，并以內(nèi)力和變形相等效為原則。通常還應(yīng)在防止結(jié)構(gòu)局部?jī)?nèi)力過大破壞的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際情況，充分考慮簡(jiǎn)化和合并加載工況，盡量減少試驗(yàn)量和縮短試驗(yàn)時(shí)間。橋梁理論計(jì)算采用Midas/civil 2006橋梁結(jié)構(gòu)分析軟件做分析。根據(jù)得到的理論計(jì)算值，結(jié)合簡(jiǎn)化和合并工況的原則，將此次靜載試驗(yàn)分為三個(gè)工況進(jìn)行，分別為測(cè)試主梁主跨跨中正彎矩(工況一)、測(cè)試主梁根部負(fù)彎矩(工況二)和測(cè)試主墩彎矩(工況三)。試驗(yàn)采用15輛載重汽車進(jìn)行加載，加載分四級(jí)，卸載分一級(jí)。

1.2試驗(yàn)內(nèi)容和方法

靜載試驗(yàn)主要的測(cè)試內(nèi)容為各級(jí)荷載作用下的結(jié)構(gòu)工作性能。此次靜載試驗(yàn)主要包括了對(duì)富灣特大橋左幅主梁、主墩應(yīng)力和主梁撓度的測(cè)試。其中，應(yīng)力(應(yīng)變)采用振弦式應(yīng)變計(jì)，由DT615應(yīng)變測(cè)試系統(tǒng)測(cè)量;撓度變形采用精密水準(zhǔn)儀和全站儀進(jìn)行觀測(cè)。

2.試驗(yàn)結(jié)果及分析

試驗(yàn)記錄了各工況實(shí)測(cè)撓度、應(yīng)變以及應(yīng)變殘余值，結(jié)合理論值可計(jì)算出這些測(cè)試項(xiàng)目增量的校驗(yàn)系數(shù)。通過這些測(cè)量項(xiàng)目荷載效應(yīng)增量實(shí)測(cè)值和理論值的比較及校驗(yàn)系數(shù)、殘余值與最大效應(yīng)測(cè)試值的比值等參數(shù)判定結(jié)構(gòu)的實(shí)際工作狀況。本文限于篇幅，只對(duì)各工況的重點(diǎn)考察內(nèi)容進(jìn)行了分析。

2.1主梁撓度分析

主梁最大實(shí)測(cè)撓度見表1。主梁最大實(shí)測(cè)撓度，即滿載時(shí)加載跨跨中實(shí)測(cè)撓度，為30.76mm，小于理論計(jì)算撓度34.89mm，校驗(yàn)系數(shù)為0.88，殘余系數(shù)為0.003，均滿足要求。從圖中可知主梁的撓度實(shí)測(cè)值與理論值比較接近，且撓度的實(shí)測(cè)值均小于理論值，實(shí)測(cè)撓度曲線與理論撓度曲線的變化規(guī)律基本一致。撓度測(cè)試結(jié)果表明，主梁具有較好的整體剛度，結(jié)構(gòu)受力合理，符合設(shè)計(jì)要求。

2.2各工況下主梁應(yīng)力(應(yīng)變)分析

各工況下主梁測(cè)試斷面應(yīng)力見表1。由表1可以看出，各工況下對(duì)應(yīng)的主梁截面的應(yīng)變實(shí)測(cè)值均小于理論值，校驗(yàn)系數(shù)介于0.64～0.90之間，處在規(guī)范要求的合理范圍內(nèi)。三個(gè)工況下測(cè)試斷面的平均應(yīng)變與荷載關(guān)系P-ε曲線見圖1-3。從圖中可以看出，應(yīng)變的實(shí)測(cè)值均小于理論值，實(shí)測(cè)應(yīng)變曲線與理論應(yīng)變曲線的變化規(guī)律基本一致?？梢娭髁航Y(jié)構(gòu)具有足夠的強(qiáng)度且處于彈性工作狀態(tài)。

3.結(jié)論

由富灣特大橋的靜載試驗(yàn)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的分析可知，橋梁結(jié)構(gòu)各項(xiàng)力學(xué)控制指標(biāo)均基本符合規(guī)范要求及設(shè)計(jì)要求，實(shí)測(cè)試驗(yàn)曲線變化與理論計(jì)算基本一致，可見橋梁主梁剛度和強(qiáng)度性能良好，結(jié)構(gòu)受力合理，橋跨結(jié)構(gòu)能夠滿足使用要求。通過橋跨結(jié)構(gòu)的靜載試驗(yàn)，在整理分析試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上建立了富灣特大橋的竣工后的詳細(xì)的結(jié)構(gòu)靜力性能檔案資料。這也為以后橋梁在運(yùn)營(yíng)階段，特別是老化階段的檢測(cè)與評(píng)定提供了基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。

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