長吉互通立交工程J線橋靜載試驗研究

(吉林省建筑科學(xué)研究設(shè)計院, 吉林 長春 130000)

1 工程概況

橋梁的靜載試驗是將靜荷載作用在橋梁的指定位置，測定橋梁結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、應(yīng)變、撓度。它是了解橋梁實際工作狀態(tài)和承載能力的直接手段，能夠掌握一些理論上難以計算的部位的受力狀態(tài)，判別橋梁的安全承載能力5。通過靜載試驗可掌握被檢測橋跨結(jié)構(gòu)在設(shè)計荷載作用下的實際工作性能，對橋梁結(jié)構(gòu)做出總體評價，為橋梁的維護(hù)、改建、加固提供依據(jù)。

本項目為長春市機(jī)場大道與長吉高速出口的重要節(jié)點，該節(jié)點是長春市區(qū)經(jīng)長吉高速公路去往吉林、延吉方向及經(jīng)長石公路去往石頭口門水庫、蓮花山休閑度假區(qū)的出口。該互通的修建，將通過主干道哈爾濱大街連接長春市東部的南北區(qū)域交通，解決了長春市東部南北區(qū)域的交通流轉(zhuǎn)換，是長春市2012年城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重點工程。長吉互通立交工程J線橋為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋，橋梁起點樁號JK0+494.0,橋梁終點樁號為JK0+611.0，主梁橫斷面為單箱四室斜腹板斷面，標(biāo)準(zhǔn)橋?qū)?9.2m,箱梁梁高1.6～3.2m,頂板厚0.25m,底板厚0.22～0.60m,翼緣板寬1.8～2m,跨中處腹板寬0.45～0.65m, 支點處腹板寬0.5～0.75m。0～3#臺連續(xù)梁全長110m，跨徑布置為（36m+38m+36m）。橋型布置圖見下圖。

J線0～3#臺連續(xù)梁橋(36m+38m+36m)橋型布置圖

2 靜載試驗

2.1 加載方案

采用Midas Civil 2015有限元程序進(jìn)行橋梁設(shè)計荷載和試驗工況的計算分析。計算以跨中最大正彎矩、支點最大負(fù)彎矩作為控制荷載，按照設(shè)計荷載標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行試驗加載方案設(shè)計。

2.2 計算參數(shù)與模型

J線0～3#臺連續(xù)梁橋(36m+38m+36m)的主要設(shè)計計算參數(shù)見下表:

主要計算參數(shù)及信息表

計算模型見下圖:

J線0～3#臺連續(xù)梁橋(36m+38m+36m)計算模型

2.3 加載工況及各工況加載效率

本橋為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)，依據(jù)道路與橋梁檢測技術(shù)對連續(xù)梁主要控制截面的要求，選取各待檢橋跨跨中截面及各支點截面作為控制斷面，按影響線最不利加載方式進(jìn)行試驗加載，36m跨中最大正彎距為工況Ⅰ；2號墩支點負(fù)彎矩為工況Ⅱ；36m跨中最大正彎距為工況Ⅲ。

設(shè)計荷載及各工況加載彎矩圖如下:

設(shè)計荷載彎矩圖

加載彎矩圖

各工況控制截面彎矩及試驗荷載效率見下表：

設(shè)計彎矩及試驗荷載效率表

2.5 試驗數(shù)據(jù)采集

在不同工況下，根據(jù)試驗測試的目的和正常使用極限狀態(tài)的評定需要，主要測試各控制斷面跨中截面撓度、應(yīng)變和支點截面處的應(yīng)變，在試驗過程中對梁體裂縫進(jìn)行觀測。

1、撓度采用0～50mm百分表采集。撓度測試在跨中梁各肋板處布置1塊百分表，共3塊，百分表布置示意圖及照片見下圖。

百分表布置示意圖

2、應(yīng)力(應(yīng)變)采用長沙金碼JMZX-212HA振弦式傳感器進(jìn)行測點應(yīng)變測試及數(shù)據(jù)采集，跨中支點測試斷面布置五個傳感器，其中梁底布置 3個，翼板腋下布置兩個，傳感器布置示意圖及現(xiàn)場布置照片見下圖。

傳感器布置示意圖

2.6 靜載試驗結(jié)果

各工況每級加載過程中，主梁未出現(xiàn)裂縫。對各測點進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，由于每種工況的最后一級荷載使工況的荷載效率達(dá)到最大，所以只列出每種工況的最后一級荷載作用下的試驗結(jié)果。撓度測試結(jié)果見撓度測試結(jié)果表；應(yīng)變測試結(jié)果見應(yīng)變測試結(jié)果表。

撓度測試結(jié)果表

36m跨跨中1號點 2.70 0.08 36m跨跨中2號點 2.41 0.11 36m跨跨中3號點 2.27 2.46 2.81 0.88 0.07 38m跨跨中1號點 1.92 0.06 38m跨跨中2號點 1.88 0.03工況Ⅱ38m跨跨中3號點 2.09 1.96 2.22 0.88 0.05 38m跨跨中1號點 3.68 0.14 38m跨跨中2號點 4.41 0.09工況Ⅲ 38m跨跨中3號點 4.33 4.14 5.80 0.71 0.12應(yīng)變測試結(jié)果表工況 測點編號 試驗值(μ ε)試驗平均值(μ ε) 計算值(με) 校驗系數(shù)qh殘余變形值A(chǔ)1 -13-3 A5 -11 -12 -15 0.74 -1 A2 47 4 A3 45 3工況ⅠA4 41 44 53 0.83 3 A1 9 1 A5 6 8 12 0.67 0 A2 -12 0 A3 -15 -1工況ⅡA4 -13 -13 -22 0.59 -1 A1 -1 -2 A5 -4 -3 -4 0.75 -1工況ⅢA2 37 41 55 0.75 3 A3 445 A4 41 4

3 結(jié)論

根據(jù)靜載試驗結(jié)果，對橋梁的靜力使用性能進(jìn)行評價：

（1）加載效率值在0.97～0.99之間時，各橋跨實測撓度值計算得到的校驗系數(shù)在0.71～0.88之間，撓度校驗系數(shù)小于1，卸載后相對殘余變形均小于20%，加載過程中主梁未出現(xiàn)裂縫，檢測橋跨的剛度及抗裂性滿足設(shè)計要求。

（2）加載效率值在 0.97～0.99之間時，實測應(yīng)變值計算得到的校驗系數(shù)在0.59～0.83之間，應(yīng)變校驗系數(shù)小于1，檢測橋跨的截面強(qiáng)度滿足設(shè)計要求。

（3）綜上所述，檢測橋跨的靜力使用性能滿足設(shè)計要求。

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