摘要：本文利用Midas软件, 建立珠海某公路钢拱桥有限元分析模型，并对该钢拱桥进行了静载试验，检验该便桥的其工作性能，评估桥梁承载能力，为其今后的正常运营和养护管理提供依据。
关键词：钢拱桥；静载试验；MIDAS
1工程概况
该公路钢拱桥为三铰钢桁架拱桥。上部结构采用单跨16.0m 变高全焊钢桁架三铰拱，拱脚支点处桁架梁高为180cm，高跨比为1/8.89；跨中处桁架梁高60cm，高跨比为1/26.67。全桥横断面由9 片上弦杆和5 片下弦杆组成。下部结构为立柱式框架桥台；桥面全宽4.0m，单车道设计。桥梁设计荷载：汽-15级
2静载试验
2.1检测评估的内容
对该桥进行静载试验，获取桥梁在静力荷载作用下挠度和变形分布变化规律，对桥梁的工作性能和承载能力进行评价。
2.2 活载内力及加载效率计算
采用MIDAS/Civil有限元软件建立了钢拱桥的有限元计算模型，共建立了314个节点和901个梁单元，如图1所示。采用该有限元模型进行桥梁的设计活载及试验荷载内力、试验荷载反应和自振特性的分析计算。
图1 钢拱桥有限元计算模型
根据《城市桥梁检测技术标准》的要求，桥梁的静力试验按荷载效率η来确定试验的最大荷载。静力荷载效率η的计算公式为：
式中：为静力荷载试验效率；
为试验荷载作用下，检测部位的变形或内力的计算值；
设计标准荷载作用下，检测部位的变形或内力的计算值；
δ设计取用的动力系数；本次实验所有工况加载效率为0.96，满足技术标准要求。
2.2 加载程序
本次实验共分三次加载程序，需要2辆重180kN的重车，加载车轴重和轴位图如图2所示。
工况一：在钢便桥跨中附近加2辆重180kN的重车，两台车车尾相对，车身外缘距离边缘0.9m，两车后轴距离跨中线分别为2.6m和3.6m；
工况二：在钢便桥跨中附近加2辆重180kN的重车，两台车车尾相对，车身外缘距离边缘0.9m，两车后轴距离跨中线分别为1.5m和2.2m。
工况三：将桥面上所有车辆依次撤离
图2 加载重车轴位图和轴重分布（单位：cm，KN）
2.3. 应变试验结果及分析评定
测试截面应变采用应变片进行测试。测试截面为距跨中0.5m的A-A截面和距桥台1m的B-B截面。其中A-A测试截面的应变测点布置在上弦杆，B-B测试截面的应变测点布置在下弦杆，试验结果见表1。
表1 钢拱桥应变值汇总表（με）
试验结果表明，随着实验荷载的增加，A-A截面和B-B截面的所有测点均成线性增加，表明该便桥处于弹性工作作态。实测的残余应变较少，表明结构具有较好的变形恢复性能，在试验荷载作用下结构基本处于弹性工作范围。该桥跨的承载能力满足设计荷载等级要求。
2.4 挠度结果分析
在钢拱桥上两侧共布置18个挠度变形测点，将挠度变形测点布置在桥面上，其中1-1至1-9测点位于加载侧距离边缘0.5m，9-1至9-9位于非加载侧距离边缘0.5m，试验结果见表2。
表2 钢拱桥挠度值汇总表（mm）
表2中给出加载侧和非加载侧在各工况下变形实测值与理论计算值的对比情况。表中显示的荷载作用下的实测挠度规律性明显，且实测值均小于理论计算值，反映出在试验荷载作用下，该桥跨结构处于弹性的工作状态，满足设计要求。
结语
通过MIDAS建立钢拱桥的有限元模型，其中用节点荷载模拟汽车荷载，从模型计算结果中提取各工况下相应测点的挠度和应变值，将其与实测值进行比较分析。得到每个工况下除个别测点外，实测挠度和应变值均小于理论计算值，以上分析都表明该桥跨的承载能力满足设计荷载等级要求。
论文作者:李成才,张阳,文智
论文发表刊物:《基层建设》2019年第1期
论文发表时间:2019/4/1
标签：荷载论文; 拱桥论文; 挠度论文; 截面论文; 应变论文; 工况论文; 桥梁论文; 《基层建设》2019年第1期论文;