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摘要:在我国国民经济和科学技术持续发展背景下,我国的城市现代化水平也在不断的提升,我国也加大了对桥梁、道路等基础设施建设的投入力度,在一定程度上也推动了我国桥梁建筑行业的发展,相对桥梁施工安全和质量也提出了更高的要求,在对这些新建和运营中的桥梁开展性能检测时,通常情况下可以通过静载试验的方式,对建筑结构的实际刚度和强度进行检验,以确保桥梁施工符合相关设计和建设要求,也进一步提高桥梁质量、安全。基于此,对桥梁静载试验下应变和挠度展开研究。
关键词:桥梁;静载试验;应变;挠度;研究
随着近几年我国桥梁事业不断的发展,人们对桥梁质量和安全也提出了更高的要求,桥梁检测在桥梁工程健康、持续发展中的重要性也日益凸显。对桥梁进行检测主要是针对新建或者是运营中的桥梁,其检测的内容主要是桥梁受力性能和桥梁的实际承载能力,通过检测判断其修建质量、安全和性能是否满足设计、施工要求[1]。在本文中,结合实际工程案例,对桥梁开展静载试验研究,并详细阐明试验中需要注意的事项,并将试验检测结果作为桥梁验收、后期维护的有效参考依据。
1桥梁静载试验
对桥梁开展静载试验主要是按照预定试验目的和方案,使得静止荷载在制定桥梁的位置发挥作用,并观察桥梁结构是否出现位移、应变、裂缝等问题,然后根据相关规范指标,判定桥梁结构在荷载作用下的实际工作性能。通过对桥梁进行静载试验也可以解决以下问题:(1)检验桥梁结构的设计及实际施工质量,确保其结构的安全、可靠性;(2)对桥梁结构的设计理论和计算方法进行验证,并在此基础上完善和优化;(3)准确掌握新建、运营桥梁结构的实际工作性能[1-2]。
2工程案例
2.1概况分析
某一新建桥梁设计的速度为45km/h,等级为城市干道,荷载为公路-I级,其中该桥梁的上部结构跨径布置为330m,整体桥梁分为两幅进行布置,其中左幅主要是330.50m的混凝土现浇筑的箱梁,而右幅主要是327.25m的预应力连续性浇筑箱梁[2]。同时,在该项桥梁工程中,桥梁的总体设计长度为90m。除此之外,对桥梁的下部施工主要是采用桩基盖梁桥台与柱式桥墩,桥梁的基础则采用钻孔灌注桩,桥梁抬、墩采用径向布置方式。
2.2桥梁检测的内容
对该桥梁开展桥梁静载试验的主要目的在于对桥梁结构的刚度、强度情况进行了解,其开展检测的方式则是对桥梁工程中的主梁控制面处于荷载的背景下,对其应力、挠度等加以测量,进而判断桥梁的刚度与强度是否符合设计、建设要求。在进行测试时也着重选择右幅的2和3跨进行,同时将断面分为二级加载和三级加载[2-3]。
2.3加载位置确定
对加载位置进行确定,其主要的控制截面主要体现在:桥梁右幅第2、3跨截面的最大弯矩及其挠度;桥梁右幅第2、3跨支点截面的最大弯矩、挠度及剪应力[3]。
2.4荷载的确定
对该桥梁工程的静载试验的效果在很大程度上受到荷载效率系数的影响,针对这一情况也要求在选择控制截面的时候,需要保证荷载效应与所设计的荷载效应相契合,可以运用以下静载试验效率系数公式进行表达:
在这一表达式中,主要表达的含义是,在桥梁静载试验作用下,所得到的控制截面、应力的效应值;则表示为在设计标准荷载作用下,所得到的最不利的截面应力、应变效应值;而则表示遵循试验标准选择的冲击系数。在实际试验中,也要注意需要满足一定的条件,即最后所得到的值应介于0.951.05范围内[3-4]。最后再运用Midas桥梁结构有限元分析软件对桥梁进行建模,并在此基础上开展静载试验分析,模型图如下图1所示:
图1Midas桥梁计算模型效果图
2.5试验效率系数
在有限元软件辅助下,对不同工况背景下的结构内力、应力和挠度进行计算,并结合桥梁施工实际规范和标准对各容许指标加以验算,判断其是否与结构实际承载能力相契合,最后通过模型得到试验荷载的计算弯矩值及剪力值,发现不同工况下,断面效率系数均处于0.95~1.05之间,与规范要求相契合。
2.6桥梁挠度测点
当对各工况每级加载完成之后,级与级之间间歇30min,并结合现场的实际情况,运用较精密的水准仪和激光挠度仪对各个测试点挠度进行测量,在此基础上也需要重视可能出现的沉降、位移现象,当最后一级加载完毕后,才对其荷载开展读数,开展二次读数,则要在卸去全部的荷载之后进行,我们也可以将之称为残余变形[4]。
3试验结果
通过开展静载试验可以得到不同控制截面下测点的应变及挠度的实际测试结果和理论计算值,在下文中选取一种工况条件下取得的试验数据进行对比分析,详细如下表1、表2所示:
表1某一工况挠度分析表(mm)