連續(xù)T梁單梁靜力荷載試驗計算分析

陳建宇

(重慶交通大學(xué)土木工程學(xué)院 重慶 400074)

連續(xù)T梁單梁靜力荷載試驗計算分析

陳建宇

(重慶交通大學(xué)土木工程學(xué)院 重慶 400074)

在裝配式T梁施工過程中，為了評定預(yù)制T梁承載能力、結(jié)構(gòu)變形及抗裂性能等是否滿足在成橋運營階段的要求，采用Midas/Civil有限元軟件建立單幅T梁的三維有限元模型，并通過剛性橫梁法計算單幅T梁的橫向分布系數(shù)，取成橋運營階段受力最不利的T梁，根據(jù)荷載試驗效率、原則與要求進行荷載試驗。

裝配式T梁；荷載試驗；橫向分布系數(shù)

一、引言

單梁靜力荷載試驗的目的是主要是為了了解橋梁結(jié)構(gòu)的真是受力情況，檢驗預(yù)制T梁能否滿足使用要求，為日后橋梁竣工驗收及后期橋梁運營、養(yǎng)護及管理提供科學(xué)依據(jù)。結(jié)合重慶某3×30m預(yù)應(yīng)力混凝連續(xù)T梁橋的工程實例，該橋梁橋橫向由5片T梁組成，橋面布置為：0.5m(護欄)+11m(車行道)+0.5m(護欄)=12m。車輛布置為：雙向兩車道。公路一級，橋面鋪裝8cm的混凝土調(diào)平層和10cm厚的瀝青混凝土鋪裝層。

二、沖擊系數(shù)計算結(jié)果

在計算沖擊系數(shù)時，將瀝青混凝土鋪裝層與調(diào)平層作為每延米質(zhì)量計入，將防撞護欄質(zhì)量按橫向分配系數(shù)進行分配，基頻計算結(jié)果如下表所示：

表1 結(jié)構(gòu)基頻計算結(jié)果

三、橫向分布系數(shù)計算結(jié)果

該橋具有橫隔梁、濕接縫等的橫向連接，這些橫向連接相當(dāng)可靠，除此之外，橋梁的長寬比還大于2，所以應(yīng)該用剛性橫梁法計算活載的跨中橫向分布系數(shù)，計算結(jié)果如下表所示(以橋梁外側(cè)邊梁作為1 梁，向內(nèi)側(cè)依次增加)：

表2 活載橫向分布系數(shù)

四、預(yù)應(yīng)力混凝土T梁計算模型

根據(jù)本橋結(jié)構(gòu)的受力特點，采用橋梁有限元程序Midas/Civil對3跨30米T梁單梁(綜合考慮橫向分布系數(shù)的方法)進行分析計算，共建立102個單元，103個節(jié)點。

根據(jù)表1中的計算結(jié)果可知，邊梁所分得的橫向分布系數(shù)較大所以，荷載試驗取邊梁進行計算。

五、等效應(yīng)力結(jié)果

在T梁的荷載試驗中，一般采用試驗梁段在成橋運營時跨中截面的最大彎矩或應(yīng)力作為試驗加載的依據(jù)，按照裸梁跨中截面下緣應(yīng)力在各種后續(xù)荷載所產(chǎn)生的應(yīng)力增量相等的原則，對T梁跨中進行抗彎荷載試驗。試驗跨T梁應(yīng)力等效結(jié)果為：

表3 等效應(yīng)力結(jié)果(下表結(jié)果以拉為正，壓為負)

六、加載制度

加載，應(yīng)該逐級增加至最大荷載；卸載時，應(yīng)該逐級卸載至零荷載。加載制度如下：

(1)首先要對單梁的試驗截面進行預(yù)載；

(2)為保證試驗順利進行，避免過載引起T梁損壞，試驗加載工況按照重物質(zhì)量分為4級進行加載，事先要計算號各級荷載引起測量位置的應(yīng)變與撓度。在該級荷載加載完畢后，測取的應(yīng)變值與撓度值，然后再對比事先的計算值，并且估計下級加載產(chǎn)生的應(yīng)力和撓度，再進行下一級加載。

七、加載位置與加載方式的確定原則

(1)為節(jié)約荷載試驗的成本與時間，在不影響荷載試驗效率(0.95～1.05)，以及保證結(jié)構(gòu)安全的情況下，盡可能使用少的荷載與加載位置達到相應(yīng)的試驗荷載效率；

(2)荷載所施加的重物盡量選擇現(xiàn)場重物(鋼筋、砂袋、車輛等)，并對荷載進行過磅，防止超載造成結(jié)構(gòu)損壞：

(3)對于無法再橋下搭設(shè)撓度傳感器安裝平臺的橋梁橋，只能在橋面上布置撓度測點，此時加載重物應(yīng)該避開這些撓度測點。

八、靜載試驗規(guī)則及注意事項

(1)為了防止溫度對結(jié)果的影響荷載試驗選擇時間段應(yīng)該為溫度較為穩(wěn)定的時候，所以荷載試驗應(yīng)該選擇在晚上進行；

(2)在荷載試驗前，應(yīng)該用試驗荷載的1/2對稱加載在跨中截面上，結(jié)束后先卸載再進行正式加載；

(3)正式加載試驗不能同時進行，要等結(jié)構(gòu)穩(wěn)定后在進行下一級的加載或卸載；

(4)測點在正式加載前要記錄一個初始值，每改變一級荷載就記錄一次數(shù)據(jù)，并且在結(jié)構(gòu)穩(wěn)定后，下級荷載加載或卸載前再記錄一次數(shù)據(jù)；

(5)加載過程中，當(dāng)以下任一事件發(fā)生時，馬上停止加載：

① 控制測點應(yīng)力或彎矩值、撓度值超過計算值，并且達到或超過按規(guī)范安全條件計算所得的允許值；

② 結(jié)構(gòu)出現(xiàn)局部損壞現(xiàn)象(裂縫等)，影響到結(jié)構(gòu)自身承載能力時。

九、結(jié)論

本文運用Midas/Civil三維有限元軟件，結(jié)合重慶市某三跨預(yù)應(yīng)力連續(xù)T梁的單梁三維模型對單梁荷載試驗進行了計算分析，得出如下結(jié)論:

根據(jù)三跨連續(xù)T梁荷載試驗計算結(jié)果可知，載該橋面布置形式下，成橋運營階段的最不利受力位置是邊跨邊梁，因此在對該類T梁進行在進行單梁荷載試驗時，只需對邊梁進行靜載試驗。

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[1]徐岳，王亞軍，萬振江.預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋設(shè)計[M].北京:人民交通出版社，2000.

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[3]王愉龍.中小跨徑橋梁荷載試驗加載效率研究[D].北京:中國建筑工業(yè)出版社，1997

[4]范文斌.基于荷載試驗的橋梁整體安全研究[D].中南大學(xué)，2008.

[5]李克銀.連續(xù)梁橋荷載試驗梁格法分析[J].鐵道工程學(xué)報，2011，(06).

陳建宇(1991-)，男，漢族，重慶豐都，工程碩士學(xué)位，重慶交通大學(xué)土木工程學(xué)院，研究方向：大跨徑橋梁結(jié)構(gòu)理論設(shè)計。