基于Midas civil的某人行天橋靜力荷載試驗方案分析

秦宇毅

（重慶交通大學土木工程學院 重慶 400074）

基于Midas civil的某人行天橋靜力荷載試驗方案分析

秦宇毅

（重慶交通大學土木工程學院 重慶 400074）

靜力荷載試驗是橋梁檢測重要技術手段之一，對保證橋梁安全運營有重要意義。本文以某人行天橋為例，建立有限元實體分析模型，著重分析靜載工況的設置，確定靜力荷載試驗方案。

靜力荷載試驗；人行天橋；加載工況

1.概述

橋梁靜力荷載試驗是按照橋梁設計荷載等級，根據荷載的最不利位置，對橋梁結構進行加載，測試控制截面的靜位移、 靜應變等橋梁結構荷載響應，并根據測試結果推斷橋梁結構在荷載作用下的工作狀態和使用能力。本文以某人行天橋為例，采用Midas civil進行建模分析確定其靜力荷載試驗方案。

2.項目概況

該人行天橋平面采用圓弧形結構跨越道路,跨徑 18+19+34.5+22.86m，全長94.36m。橋面橫向全寬3.7m，凈寬3.5m，梯道全寬2.2m，凈寬2.0m，橋上設置最大1.0%的橋面縱坡和1.0%的雙向橫坡。為滿足周邊行人上下天橋的需要，天橋兩側梯道布置有1:2的梯道。主梁及梯道梁均采用鋼結構。上部結構為等截面鋼箱梁，天橋梁高為1.4m。鋼箱梁頂寬3.7m，底寬2.0m，梯道梁梁高0.3m，寬0.7m。箱梁頂板采用12mm厚鋼板，底板采用20mm厚鋼板，腹板采用16mm厚鋼板。為增強鋼箱梁的整體穩定性，每隔1.5m設置一道橫隔板，并在支座位置加密，箱梁頂底板及腹板均設置縱向加勁肋，以保證滿足其受壓時的局部穩定性。根據本橋結構的受力特點，采用橋梁有限元程序Midas/CIVIL建立梁單元模型對該人行天橋結構進行分析計算.。

3.檢測內容

⑴依據該人行天橋相關技術資料，確定其材料特性和截面幾何特性參數，利用有限元分析軟件建立橋梁結構模型，對其進行試驗理論計算分析。⑵根據該人行天橋結構受力及構造特點、施工質量等因素，選取橋梁具有代表性橋跨作為試驗跨，該人行天橋選擇第三跨和第四跨。并對試驗跨各控制截面進行應力(應變)、撓度等測試。⑶該人行天橋靜載試驗測試項目：試驗荷載作用下，控制截面鋼箱梁應力測試；試驗荷載作用下，控制截面最大撓度測試；其它異常現象觀測。

4.確定控制截面及測試內容

4.1 控制截面

根據《公路橋梁承載能力檢測評定規程》JTG/T J21-2011相關規定，結合橋梁結構形式、受力特點及移動荷載作用下的內力和撓度包絡圖，確定本次試驗的控制截面： J1、J2、J3。

圖5.1 控制斷面布置圖

4.2 測試項目及試驗內容

J1截面： 測試最大正彎矩，各級荷載下的控制測點應變和撓度及滿載時沿橫向分布的撓度；J2截面： 測試最大正彎矩，各級荷載下的控制測點應變和撓度及滿載時沿橫向分布的撓度；J3截面： 測試最大負彎矩，各級荷載下的控制測點應變。

5.測點布置

應變測點布置：J1截面，布置在箱梁腹板和底板；J2截面，布置在箱梁腹板和底板；J3截面，布置在箱梁腹板和底板。

撓度測點布置：J1、J2截面，布置在橋面上，用電子水準儀進行觀測。

6.加載工況

試驗加載位置與加載工況的確定主要依據以下原則進行：

⑴ 盡可能用最少的水量達到最大的試驗荷載效率；⑵在滿足試驗荷載效率以及能夠達到試驗目的前提下，加載工況進行簡化、合并，以盡量減少加載位置；⑶每一加載工況依據某一加載試驗項目為主，兼顧其他加載試驗項目。⑷對于橋下凈空較高橋梁，在搭設支架平臺安裝撓度傳感器無法保證測試要求時，則須從橋面上測量測試截面各測點的撓度，加載車的布置避開測試截面的位置，供水準儀測量時立尺使用

靜載試驗水箱荷載布置：

⑴工況1：在第三跨布置縱向長度12m，橫向寬度為3.5m，高度為0.686m的水箱，沿J1截面對稱布載，J1截面離橋墩距離為17.15m。（J1截面最大正彎矩加載工況）

⑵工況2：在第四跨布置縱向長度9m，橫向寬度為3.5m，高度為0.686m的水箱，沿J2截面對稱布載，J2截面離橋墩距離為12m。（J2截面最大正彎矩加載工況）

⑶工況 3：水箱位置不變情況下，在第三跨布置縱向長度 12m，橫向寬度為3.5m，高度為0.8m的水箱；在第四跨布置縱向長度9m，橫向寬度為3.5m，高度為0.8m的水箱。（J3截面最大負彎矩加載工況）

7.荷載試驗效率

根據《公路橋梁承載能力檢測評定規程》（JTG/T J21-2011）等規范相關的規定，靜力試驗荷載的效率系數η取值范圍為：0.95≤η≤1.05。

工況一: J1截面最大正彎矩理論計算值1260.1kN·m，試驗計算值1263.6 kN·m，荷載試驗效率：1.00。工況二: J2截面最大正彎矩理論計算值769.7kN·m，試驗計算值776.4 kN·m，荷載試驗效率：1.01。工況三: J3截面最大負彎矩理論計算值-1451.0kN·m，試驗計算值-1428.4 kN·m，荷載試驗效率：0.98。

8.結語

橋梁靜力荷載試驗是一項復雜而細致的工作，本文以實際工程為例，討論了控制斷面位置的確定，控制斷面的測試內容，測點布置及加載工況，重點在于加載工況。對該人行天橋進行水箱加載，利用橋梁有限元分析軟件 Midas Civil建立橋梁有限元模型，合理確定其加載位置及布置形式。結合荷載試驗數據分析和判定橋梁的承載能力，為該橋今后運營養護及長期健康狀況評價提供基本結構原始參數。

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1007-6344（2016）07-0279-01

秦宇毅，碩士研究生，重慶交通大學土木工程學院