三跨圓弧拱橋靜動載試驗分析

黃明非 南林

【摘要】對13m+30m+8m圓弧拱橋進行荷載試驗，分析其在加固后公路-Ⅱ級荷載標準作用下的應(yīng)變、撓度，以及結(jié)構(gòu)的動力特性。試驗結(jié)果表明，加固后的橋梁受力狀態(tài)良好，能夠滿足公路-Ⅱ級的通行要求。

【關(guān)鍵詞】三跨圓弧拱橋；靜動載；試驗分析

1 工程概況

幸福橋位于黔東南苗族侗族自治州，橋梁于2011年經(jīng)過加固處治，主要內(nèi)容為采用C30混凝土增厚主拱圈，在腹拱圈拱腹進行粘貼鋼板加固；加固目標為滿足公路-Ⅱ級荷載標準。現(xiàn)對橋梁進行靜載試驗和動載試驗以并評價其在公路-Ⅱ級荷載標準下的承載能力。

2 荷載試驗方案與實施

針對本橋的結(jié)構(gòu)特點與試驗條件，選取主跨主拱圈拱頂截面（K1截面）、L/4截面（K2截面），拱腳截面（K3截面）進行靜載試驗。應(yīng)變控制截面及測點布置如圖1所示。

以計算分析的內(nèi)力或變位控制值作為控制值，采用300kN級載重車按照內(nèi)力等效的原則，在其影響線上按最不利位置分級布載。根據(jù)試驗內(nèi)容和計算分析結(jié)果確定臺盤大橋進行以下3個試驗工況。工況1：K1截面最大正彎工況；工況2：K2截面最大正彎工況；工況3：K3截面最大負彎工況。

本次動載試驗主要目的為測定橋梁的頻率、阻尼系數(shù)及動應(yīng)變、沖擊系數(shù)。選擇L/4截面與L/2截面信號較好的點進行測試。具體工況如下：采用大地脈動激振方法及跑車試驗進行動力特性測試，跑車及剎車制動各工況時均采用單輛重車沿車行道中線行駛進行。（1）脈動工況；（2）單車以5km/h～30km/h時速沿車行道中線勻速通過全橋。

3 試驗結(jié)果分析

3.1 靜載試驗結(jié)論

在試驗荷載作用下，幸福橋各應(yīng)變測點測試值均小于相應(yīng)理論計算值，應(yīng)變校驗系數(shù)范圍為0.29～0.67，卸載后的相對殘余應(yīng)變均小于20%。實測撓度值均小于相應(yīng)理論計算值，撓度校驗系數(shù)范圍為0.5，卸載后的相對殘余變位均小于20%。

3.2 動載試驗結(jié)論

幸福橋?qū)崪y第1階面內(nèi)（豎向）彎曲振動頻率為7.85Hz，大于相應(yīng)理論計算值4.69Hz，本橋動力特性正常。在1車以不同車速跑車和制動時，幸福橋控制截面沖擊系數(shù)最大值為0.081；實測沖擊系數(shù)略大于設(shè)計規(guī)范計算值。部分跑車時程曲線見圖1～圖3。

4 結(jié)論

在試驗荷載作用下，橋梁各試驗截面實測平均應(yīng)變值及撓度值均小于相應(yīng)理論計算值，說明結(jié)構(gòu)強度及剛度在現(xiàn)有狀態(tài)下滿足要求。實測結(jié)構(gòu)自振頻率小于計算值，主拱圈在跑車狀態(tài)下動力響應(yīng)正常。加固后現(xiàn)狀下結(jié)構(gòu)受力性能滿足公路-Ⅰ級荷載標準的正常使用要求。

參考文獻

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