基于荷載試驗(yàn)的簡支空心板梁橋影響因素敏感性研究

摘 要：隨著道路交通的不斷發(fā)展，利用荷載試驗(yàn)結(jié)果分析是掌握橋梁實(shí)際狀況現(xiàn)有的慣用手段。但在荷載試驗(yàn)過程中由于對(duì)橋梁模型進(jìn)行了簡化，試驗(yàn)結(jié)果通常與橋梁理論計(jì)算結(jié)果存在差異。本文以空心板梁橋?yàn)閷?shí)際工程依據(jù)，采用正交法對(duì)空心板梁橋從橋面鋪裝厚度、護(hù)欄高度以及混凝土彈性模量三種因素進(jìn)行水平組合分析，探索影響簡支空心板梁橋的荷載試驗(yàn)結(jié)果因素。

關(guān)鍵詞：簡支空心板梁橋；荷載試驗(yàn)；正交試驗(yàn)；影響因素

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.01.084

1 引言

將簡支空心板梁橋的橋面鋪裝厚度、護(hù)欄高度以及混凝土彈性模量三個(gè)作為重點(diǎn)分析對(duì)象，采用正交法將三個(gè)因素進(jìn)行水平組合，探索其對(duì)簡支空心板梁橋荷載試驗(yàn)影響效果。本文先對(duì)簡支空心板梁橋三個(gè)因素進(jìn)行不同水平組合進(jìn)行理論計(jì)算；然后對(duì)簡支空心板梁橋進(jìn)行荷載試驗(yàn)，測出中載以及偏載情況下簡支空心板梁橋的荷載橫向分布、應(yīng)變以及撓度；將理論計(jì)算值與實(shí)際測出的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，得出橋面鋪裝厚度、護(hù)欄高度以及混凝土彈性模量對(duì)簡支空心板梁橋荷載試驗(yàn)影響的敏感性。

2 工程概述

某高速公路為20米預(yù)應(yīng)力空心板梁橋，其設(shè)計(jì)荷載是公路-Ⅱ級(jí)，全橋長146.4米，橋面寬10米（0.5m防護(hù)欄+9.0m行車道+0.5m防護(hù)欄）。主梁結(jié)構(gòu)為7*20m預(yù)應(yīng)力混凝土空心板，下部采用柱式墩以及基礎(chǔ)為鉆孔灌注樁，設(shè)計(jì)100毫米厚的橋面鋪裝，采用1.1米高的鋼筋混凝土護(hù)欄，采用設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C40的混凝土，其彈性模量為3.25*104Mpa。該橋橫斷面圖如圖1所示。

3 荷載試驗(yàn)計(jì)算工況

將橋面鋪裝厚度、防護(hù)欄高度以及混凝土彈性模量三個(gè)因素進(jìn)行三水平正交，得到如表1所示的9個(gè)荷載試驗(yàn)計(jì)算工況。

4 荷載試驗(yàn)結(jié)果影響因素分析

4.1 荷載橫向分布系數(shù)影響因素分析

本文為了使荷載橫向分布系數(shù)能更準(zhǔn)確地反映出橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力情況，根據(jù)空心板梁橋的橫向聯(lián)系構(gòu)造特點(diǎn)，采用鉸接法進(jìn)行分析?？招陌辶簶蛟谄d和中載情況下荷載橫向分布系數(shù)實(shí)測值與理論計(jì)算值對(duì)比如表2所示。

由表2數(shù)據(jù)可以看出，在偏載和中載工況下，橋面鋪裝厚度對(duì)橋梁橫向分布系數(shù)影響最大，其次是防護(hù)欄高度，混凝土彈性模量的變化對(duì)橋梁橫向分布系數(shù)的影響不大。當(dāng)鋪裝厚度為100毫米，防護(hù)欄高度為0毫米，混凝土彈性模量上升5%時(shí)，橋梁橫向分布系數(shù)的實(shí)測值與理論計(jì)算值最為接近。橋梁荷載橫向分布系數(shù)與橋面鋪裝厚度和防護(hù)欄高度成反比，鋪裝厚度越厚以及防護(hù)欄高度越高，則荷載橫向分布系數(shù)減小。當(dāng)鋪裝厚度一定時(shí)，防護(hù)欄高度與荷載橫向分布系數(shù)成正比，防護(hù)欄越高荷載橫向分布系數(shù)越大。當(dāng)防護(hù)欄高度一定時(shí)，橋面鋪裝厚度與荷載橫向分布系數(shù)成反比，橋面鋪裝厚度越厚則荷載橫向分布系數(shù)變小。在相同的組合因素影響下，中載的荷載橫向分布系數(shù)大于偏載的荷載橫向分布系數(shù)。

4.2 應(yīng)變影響因素分析

空心板梁橋在偏載和中載情況下應(yīng)變實(shí)測值與理論計(jì)算值對(duì)比如表3所示。

分析表3數(shù)據(jù)可以看出，在偏載和中載工況下，防護(hù)欄高度對(duì)應(yīng)變的影響最大，橋面鋪裝厚度對(duì)應(yīng)變的影響混凝土彈性模量變化對(duì)應(yīng)變的影響要大。在中載以及偏載的情況下，應(yīng)變實(shí)測值與理論計(jì)算值最為接近的情況是橋面鋪裝厚度為100毫米、防護(hù)欄高度為1100毫米以及混凝土彈性模量不變。

4.3 撓度影響因素分析

空心板梁橋在偏載和中載情況下?lián)隙葘?shí)測值與理論計(jì)算值對(duì)比如表4所示。

從以上數(shù)據(jù)顯示，在偏載和中載工況下，橋面鋪裝厚度以及防護(hù)欄高度對(duì)撓度影響均較大，混凝土彈性模量的變化對(duì)撓度的影響不大。在中載以及偏載的情況下，對(duì)橋梁撓度最不利的情況是：橋面鋪裝厚度為100毫米、防護(hù)欄高度1100毫米同時(shí)混凝土彈性模量不變。

5 結(jié)論

通過本文分析的結(jié)果可以看出，橋面鋪裝厚度對(duì)橋梁橫向分布系數(shù)影響最大，其次是防護(hù)欄高度，混凝土彈性模量的變化對(duì)橋梁橫向分布系數(shù)的影響不大。

應(yīng)變研究分析結(jié)果表明在偏載和中載工況下，防護(hù)欄高度對(duì)應(yīng)變的影響最大，橋面鋪裝厚度對(duì)應(yīng)變的影響混凝土彈性模量變化對(duì)應(yīng)變的影響要大。

撓度研究分析結(jié)果表明：橋面鋪裝厚度以及防護(hù)欄高度對(duì)撓度影響均較大，混凝土彈性模量的變化對(duì)撓度的影響不大。

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作者介紹：勾風(fēng)山（1981-），工程師，研究方向：橋梁健康監(jiān)控與檢測。