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钢管拱桥静载荷应力测试

分类:应力应变测试    关键词:应力测试

大桥钢管拱实桥投入使用一段时间后,需进行加载试验,了解桥跨结构的静力性能,判断其是否能继续安全使用。桥梁静载应力测试主要是通过测量桥梁结构在静荷载作用下的应力和变形,以确定桥梁结构的实际工作状态,它是检验桥梁结构实际性能,如结构的强度、刚度等直接、有效地方法。

钢管拱桥工程概况

某大桥桥梁结构采用1-146m钢管混凝土钢架拱,计算跨径140m,计算矢高30m。全桥共设四榀钢管混凝土拱,拱肋采用外径Φ1300mm,壁厚18mm钢管混凝土哑铃形截面,上下弦杆中心距2.2m,拱肋截面净高3.5m,宽1.3m。拱肋之间共设7道风撑,1道一字型风撑,6到K撑。4片拱肋共设200根吊索,2根吊索为1吊杆,第一吊杆距离拱脚中心10m,其余吊杆间距均为5m。全桥共设32根系杆。每幅桥共设254道预应力混凝土中横梁,中横梁采用两幅分离设置,为简支结构。桥面板采用整体现浇桥面板,板厚30cm。下部结构空心闭合箱型截面桥墩,承台采用整体式承台,钻孔灌注桩基础。

通过对桥梁试验孔控制断面在试验静荷载作用下的应力测试,并与理论计算值比较,验证桥梁结构控制断面实际应力是否与设计要求相符。

静荷载应力测试试验

静力试验荷载的确定

本次试验的主要目的是检测结构承载能力是否满足设计要求,故采用基本荷载加载。按照《公路桥梁承载能力检测评定规程》规定,计算各控制断面在设计荷载作用下最不利效应值得等效荷载。

试验工况

本桥主要测试工况有:

1. 左幅钢管拱1/2跨对称加载,拱肋跨中最大正弯矩对称加载工况。

2. 左幅钢管拱1/2跨偏心加载,拱肋跨中最大正弯矩偏心加载工况。

3. 左幅钢管拱1/4跨中对称加载,拱肋1/4跨最大正弯矩对称加载工况。

4. 左幅钢管拱1/4跨偏心加载,拱肋1/4跨最大正弯矩偏心加载工况。

测试位置及项目

在进行测点布置时,应考虑钢管混凝土拱肋、纵梁及其他各主要构件中控制断面在试验荷载作用下的受力状态,以保证获取结构应力的实测数据。

该桥主要测试项目 有:

1. 试验孔1/2跨在最大正弯矩偏心与对称荷载作用下,控制断面处的应变;

2. 试验孔1/4跨在最大正弯矩偏心与对称荷载作用下,控制断面处的应变。

纵梁应变测试测点布置

本次纵梁应力测试一共布置了2个断面,分别在试验孔1/2跨纵梁底面和横梁底面和1/4跨纵梁底面和横梁底面。

拱肋应变测试测点布置

本次拱肋应力测试一共布置了5个断面,分别在试验孔左右两榀钢管混凝土拱肋1.6.13.20.25号吊杆处。

应力测试结果分析

纵梁应力

在工况应力数据的对比分析中,选取了相应加载工况的测试值与对应位置的理论值进行比较分析,由1/2跨断面和1/4跨断面各工况应力数据对比可知,该桥纵梁各测点实测应力与理论应力相比,检验系数均小于1.00,说明纵梁结构强度满足设计要求。

钢管混凝土拱肋应力

在进行各工况的应力数据对比分析时,选取了对应加载工况的测试值与对应位置的理论值对比分析。由外侧和内侧钢管混凝土拱肋各工况应力对比数据,可知:

1. 外侧钢管混凝土拱肋在各个工况荷载作用下,1号吊杆处上缘最大实测拉应力为0.45MPa,小于理论应力0.49MPa,其校验系数为0.92,小于1.00;下缘最大实测压应力为-1.18MPa,小于理论应力-1.23MPa,其校验系数为0.96,小于1.00.

2. 内侧钢管混凝土拱肋在各个工况荷载作用下,1号吊杆处上缘最大实测拉应力为0.44MPa,小于理论应力0.47MPa,其校验系数为0.94,小于1.00;下缘最大实测压应力为-0.86MPa,小于理论应力-0.92MPa,其校验系数为0.93,小于1.00.

综上所述,该桥钢管混凝土拱肋各控制测点实测应力与理论应力相比,校验系数均小于1.00,说明钢管混凝土拱肋结构强度满足设计要求。


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