既有预应力混凝土梁桥承载能力实桥试验及分析研究论文_徐强

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摘要:目前,随着我国交通业的快速发展,作为交通枢纽的桥梁的作用也越来越重要,现已成为发展地区经济的一条纽带。为了纽带的畅通无阻,桥梁检测试验也引起了广泛的重视。基于此,本文以先简支后连续T梁桥工程为背景,通过实桥试验,分析研究了预应力混凝土既有梁桥的承载能力,仅供参考。

关键词:既有;桥梁;承载能力;预应力混凝土;实桥试验

现阶段,中国已有大量预应力混凝土T桥梁,它们在建造和投入使用时,在诸多因素的作用下,不免会被损伤;加之随公路运营水平的持续提升,以及很多桥梁的设计等级等存在问题,所以,很有必要通过实桥试验,来研究这些桥梁的承载潜能力等。

一、概述工程

本桥总长333.54米。上部孔跨预应力混凝土是11孔的30m×4+30m×3+30m×4下的30米,且T梁先简支后连续,高1.9米,由7片T梁构成桥梁左右横断面幅。下部为三柱式台、墩,基础为钻孔灌注桩,为I级公路。

表1 加载车辆规格表

二、试验过程

1、确定试验荷载

考虑到静力荷载效率、断面弯矩值、加载车辆等,等效荷载为三轴重载汽车4辆,其轴距、满载重量如表1所示。

2、测试位置和项目

选取左幅第3联为测试位置,以第8孔最不利正弯矩处、左幅8号墩最不利顶支点负弯矩处、左幅第9孔最不利正弯矩处为试验工况。测试断面主要位置见图1。试验测试项目:

(1)最不利边孔正弯矩位置,桥向横偏心、对称荷载下控制断面上下缘应力,所有控制点的挠度;

(2)最不利支点负弯矩位置工况下断面控制上下缘应力;

(3)最不利次边孔正弯矩位置桥向横偏心、荷载对称工况下上下控制断面缘应力,所有控制点的挠度。

 

图1 断面测试位置图(单位:厘米)

图3 挠度测点布置图

3、加载工况

(1)最不利边孔正弯矩加载位置,桥向内侧横偏心;最不利边孔正弯矩加载位置以对称形式布载;

(2)最不利次边孔正弯矩加载位置偏心内侧布载;最不利次边孔正弯矩加载位置桥向对称横布载;

(3)最不利支点负弯矩加载位置桥向内侧横偏心布载;最不利支点负弯矩加载位置桥向横对称布载。

4、布置测点

主要T梁测点布设:跨中与四分点挠度;墩项底沉降位移;断面控制应变。

(1)断面应力控制测试

就T梁断面应力,布置了3个测试断面:边孔跨中、支点、次边孔跨中这三个断面,如图1,控制断面布置的应变计见图2。

(2)测量主梁挠度

本试验挠度测点在纵向四分点、支点上布置,具体测点布置见图3。

三、分析试验结果

1、分析应力、挠度结果

通过对比分析不通加载工况下,各测点应变、挠度值和对应理论值,可得各工况下,截面校验系数的最值、平均值,如表2。由此可知,校验控制截面应变系数均值位于0.37~0.85范围,且以0.98为最大值,比规范允许值1.00小,也即孔结构试验强度在要求范围;校验测点挠度的系数均值位于0.49~0.59范围,以0.70为最大值,也比规范允许值1.00小,也即孔结构试验刚度在荷载要求范围。

表2 统计校验加载工况下挠度系数表

2、分析残余变形结果

测点挠度残余变形见表3。由此可见,结构以0.07为最大残余变形,比规范规定小,也即在静载试验中,整个桥一直在弹性工作状态下,这与变形允许条件相符。

表3 大桥测点挠度残余变形表

四、结论研究

(1)在试验静荷载下,该桥孔工况实测所得的应变数据较好吻合计算值要求趋势,各测点以0.98为应变校验最大系数值,比规范规定限值1.0小,表明结构强度在要求范围以内;(2)在静荷载下,该桥试验孔工况实测所得的挠度数据较好吻合计算值要求趋势,校验各测点挠度的系数以0.70为最大,比规范中规定限值1.0小,表明结构刚度在要求范围内;(3)在卸载静荷载后,该桥试验孔以0.07为结构最大残余变形,比规范规定的0.2小。这表明静载整个试验过程中,整个结构都在弹性工作状态下,这与理论条件一致。总的来说,整个试验桥的承载综合能力与荷载要求一致。

五、结语

总而言之,目前,在实际运营预应力混凝土梁桥中,涌现出大量的病桥,致使检测评定其承载能力的工作显得愈发重要,通过实桥试验深入研究既有桥梁的承载能力,对合理利用桥梁方面,具有极大的现实意义。鉴于此,为了让桥梁可以安全地服务于交通运输,则很有必要弄清桥梁的具体承载能力,然后结合测出的桥梁结构承载能力情况,或加以维修、加固、限载或重建等。想要得到桥梁具体的承载能力,通过试验检测桥梁属于最有有效的手段之一,再结合检测数据来准确评价桥梁结构的既有承载能力,以推广应用混凝土预应力桥梁,促进交通运输业的进一步发展。

参考文献

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[4]刘仲达.在役混凝土桥承载能力及可靠度的分析与研究[D].南京理工大学,2008.

[5]辛保兵.既有预应力混凝土梁桥剩余承载力评估方法研究[D].郑州大学,2010.

论文作者:徐强

论文发表刊物:《防护工程》2019年9期

论文发表时间:2019/8/11

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