广州大学 土木工程学院 广东广州 510006
摘要：本文运用结构工程分析软件ABAQUS建立实际工程桥梁模型，利用数值计算出该桥梁结构的挠度和应变值，以此控制试验加载值的大小。通过设计相应的静载实验方案，对多个试验工况进行测量，检测桥跨支点、跨中、四分点等截面在试验荷载下的静挠度和桥跨跨中截面的静应变，并将试验结果与数值分析结果进行对比。分析结果表明，主要测点挠度与应变的校验系数均满足规定的要求。
关键词：静载实验；应变；挠度；有限元
1 引言
桥梁作为城市的重要交通枢纽，随着桥梁结构长期的运营，其结构的安全性与优化设计越来越受到社会和学者的关注。本文利用结构工程分析软件ABAQUS建立结构的有限元模型，先计利用数值计算出该桥梁结构的挠度和应变值，作为不同的荷载工况下试验的控制荷载值。通过设计相应的静载实验方案，分别在桥跨的支点、跨中、四分点等截面设置挠度测点，在桥跨跨中点截面设置应变测点，对不同的设计工况进行加载测量。通过收集试验数据绘制各个测点的挠度变化图与应变图，并与数值计算分析结果进行对比，从而判断桥梁结构能否满足相关的规定。
2 有限元计算
本文以广东省某人行天桥作为案例分析背景，该桥全长31.5m，跨径组合为9.3 m +10.4 m +9.3 m；桥面总宽6.4m，横向布置为0.5m（防护栏）+5.4m（人行道）+0.5m（防护栏）。采用ABAQUS有限元软件建立了该小桥的有限元计算模型，共建立301个节点和446个梁单元，计算结构在不同工况下产生的弯矩，作为静载实验过程中的控制因素，控制断面的弯矩见表1。
（注：表中带有下划线的数值为控制截面弯矩控制值，下同。）
3 静载实验方案
在试验过程中，分别在桥墩支点、L/4、L/2、3L/4位置处设置7个挠度变形测点，在试验桥跨A#~B#轴跨L/2处A-A截面设置7个应变测点，加载过程：工况一，在距离A#~B#跨跨中0.5m处设置两个6×2.5m水箱，分别在两个水箱内加40cm高的水体，总重约152kN；工况二，在工况1基础上，分别在两个水箱内增加20cm高的水体，总重约60kN；工况三，在工况2基础上，分别在两个水箱内增加20cm高的水体，总重约60kN；将桥面上所有加水箱撤离。
4 试验结果及分析
通过该小桥静载试验的结果对比，可知该桥静力工作性能良好，各项试验检测指标均能够满足《评定规程》的要求，在试验过程中，检测桥跨的桥墩未产生可观测到的沉降变位，未见该桥钢箱梁焊缝开裂及其它异常情况发生。
5 结论
本文以实际工程为例子，采取分级加载对该桥进行静载试验，并利用有限元软件ABAQUS数值分析得到控制截面处的挠度与应变，通过理论分析结果与试验结果的对比分析，可以得出以下的结论：该桥的试验跨在静力荷载作用下的工作性能良好，实测挠度值、实测应变值与实验荷载的线性相关系数分别为0.9986和0.9987，表明挠度和应变随荷载变化成良好的线性关系。承载能力能够满足人群荷载设计荷载等级的要求，在使用过程中，建议管理部门加强对该桥的日常巡查及维护保养，以确保桥梁安全、耐久运营。本文对桥梁结构挠度与应变的检测方法对相似的工程案例有着实际的指导作用。
参考文献
[1]吴建奇, 郑晓, 张婷婷. 桥梁检测中的静载试验研究[J].铁道建筑, 2011(2):42-44.
[2]欧阳东. 桥梁检测中的数据处理及分析研究[D].合肥工业大学, 2003.
论文作者:卢炯
论文发表刊物:《基层建设》2017年第26期
论文发表时间:2017/12/15
标签：挠度论文; 应变论文; 工况论文; 荷载论文; 截面论文; 桥梁论文; 结构论文; 《基层建设》2017年第26期论文;