三跨圓弧拱橋靜動(dòng)載試驗(yàn)分析

黃明非 南林

【摘要】對(duì)13m+30m+8m圓弧拱橋進(jìn)行荷載試驗(yàn)，分析其在加固后公路-Ⅱ級(jí)荷載標(biāo)準(zhǔn)作用下的應(yīng)變、撓度，以及結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性。試驗(yàn)結(jié)果表明，加固后的橋梁受力狀態(tài)良好，能夠滿足公路-Ⅱ級(jí)的通行要求。

【關(guān)鍵詞】三跨圓弧拱橋；靜動(dòng)載；試驗(yàn)分析

1 工程概況

幸福橋位于黔東南苗族侗族自治州，橋梁于2011年經(jīng)過(guò)加固處治，主要內(nèi)容為采用C30混凝土增厚主拱圈，在腹拱圈拱腹進(jìn)行粘貼鋼板加固；加固目標(biāo)為滿足公路-Ⅱ級(jí)荷載標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)對(duì)橋梁進(jìn)行靜載試驗(yàn)和動(dòng)載試驗(yàn)以并評(píng)價(jià)其在公路-Ⅱ級(jí)荷載標(biāo)準(zhǔn)下的承載能力。

2 荷載試驗(yàn)方案與實(shí)施

針對(duì)本橋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與試驗(yàn)條件，選取主跨主拱圈拱頂截面（K1截面）、L/4截面（K2截面），拱腳截面（K3截面）進(jìn)行靜載試驗(yàn)。應(yīng)變控制截面及測(cè)點(diǎn)布置如圖1所示。

以計(jì)算分析的內(nèi)力或變位控制值作為控制值，采用300kN級(jí)載重車(chē)按照內(nèi)力等效的原則，在其影響線上按最不利位置分級(jí)布載。根據(jù)試驗(yàn)內(nèi)容和計(jì)算分析結(jié)果確定臺(tái)盤(pán)大橋進(jìn)行以下3個(gè)試驗(yàn)工況。工況1：K1截面最大正彎工況；工況2：K2截面最大正彎工況；工況3：K3截面最大負(fù)彎工況。

本次動(dòng)載試驗(yàn)主要目的為測(cè)定橋梁的頻率、阻尼系數(shù)及動(dòng)應(yīng)變、沖擊系數(shù)。選擇L/4截面與L/2截面信號(hào)較好的點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試。具體工況如下：采用大地脈動(dòng)激振方法及跑車(chē)試驗(yàn)進(jìn)行動(dòng)力特性測(cè)試，跑車(chē)及剎車(chē)制動(dòng)各工況時(shí)均采用單輛重車(chē)沿車(chē)行道中線行駛進(jìn)行。（1）脈動(dòng)工況；（2）單車(chē)以5km/h～30km/h時(shí)速沿車(chē)行道中線勻速通過(guò)全橋。

3 試驗(yàn)結(jié)果分析

3.1 靜載試驗(yàn)結(jié)論

在試驗(yàn)荷載作用下，幸福橋各應(yīng)變測(cè)點(diǎn)測(cè)試值均小于相應(yīng)理論計(jì)算值，應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)范圍為0.29～0.67，卸載后的相對(duì)殘余應(yīng)變均小于20%。實(shí)測(cè)撓度值均小于相應(yīng)理論計(jì)算值，撓度校驗(yàn)系數(shù)范圍為0.5，卸載后的相對(duì)殘余變位均小于20%。

3.2 動(dòng)載試驗(yàn)結(jié)論

幸福橋?qū)崪y(cè)第1階面內(nèi)（豎向）彎曲振動(dòng)頻率為7.85Hz，大于相應(yīng)理論計(jì)算值4.69Hz，本橋動(dòng)力特性正常。在1車(chē)以不同車(chē)速跑車(chē)和制動(dòng)時(shí)，幸福橋控制截面沖擊系數(shù)最大值為0.081；實(shí)測(cè)沖擊系數(shù)略大于設(shè)計(jì)規(guī)范計(jì)算值。部分跑車(chē)時(shí)程曲線見(jiàn)圖1～圖3。

4 結(jié)論

在試驗(yàn)荷載作用下，橋梁各試驗(yàn)截面實(shí)測(cè)平均應(yīng)變值及撓度值均小于相應(yīng)理論計(jì)算值，說(shuō)明結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及剛度在現(xiàn)有狀態(tài)下滿足要求。實(shí)測(cè)結(jié)構(gòu)自振頻率小于計(jì)算值，主拱圈在跑車(chē)狀態(tài)下動(dòng)力響應(yīng)正常。加固后現(xiàn)狀下結(jié)構(gòu)受力性能滿足公路-Ⅰ級(jí)荷載標(biāo)準(zhǔn)的正常使用要求。

參考文獻(xiàn)

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