浅析简支t梁桥荷载试验实用分析方法

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1、浅析简支T梁桥荷载试验实用分析方法：为了确保新建桥梁的安全运行，了解桥梁实际受力状况及其工作性能，了解结构固有频率动力性能，判断桥梁的施工质量及桥梁结构的实际承载能力，确定桥梁的实际运营状况和使用条件，需要对新建桥梁做静力荷载试验和动力荷载试验，实测主体结构在试验荷载作用下主要测试截面的应力和挠度。本文以40m预应力混凝土简支T梁为例，介绍一种简支T梁桥荷载试验的实用分析方法。　　关键词：荷载T梁实用模型　　一、桥梁概况　　某预应力混凝土简支T梁桥，梁高，标准跨径，桥梁全长，计算跨径；桥面净空为：净-1.5m（花池）+6.5m（人行道）+8m（车行道

2、）+6m（花池）+8m（车行道）+6.5m（人行道）+1.5m（花池）=38m，分左右两幅，全桥共16片T梁。设计荷载为公路Ⅰ级，人群荷载:3.5。桥台采用桩接盖梁式，基础为桩基础，采用钻孔灌注桩，基础按嵌岩桩设计。主梁混凝土材料采用C50。　　图1桥梁跨中断面（尺寸单位：cm）　　二、各计算参数的确定　　（一）荷载横向分布系数。　　1.解题关键　　本桥荷载横向分布系数采用刚接梁法计算，并用平面杆系有限元程序求解。求解的关键在于将横梁与翼板等效为厚度等于的矩形板。截取距主梁肋板的横梁截面（为腹板宽度），横梁截面的宽度取两相邻横隔板的中距，即截取的横梁

3、截面为翼缘宽度为，腹板为T梁横隔板的T形截面。计算该截面的抗弯惯矩，然后按下二式分别计算单宽平均抗弯惯矩和等效板厚：，。对于本桥平均板厚，，，。　　结构离散　　在桥跨中央沿桥纵向截取单位长作为单位宽度，绘出结构离散图，它共有16个单元和17个节点，T形梁肋板的影响在此忽略不计。　　图2横向分布计算模型（尺寸单位：m）　　2.计算弹簧支承刚度　　竖向弹簧支承刚度，扭转弹簧支承刚度。其中为桥梁的计算跨径，即，需要注意的是，在扭转弹簧支承刚度计算中要取为混凝土的剪切模量，要取为截面的抗扭惯矩。经计算　　，。　　3.计算荷载横向分布影响线坐标　　在桥梁博士软

4、件中建立上述有限元计算模型，在施工信息边界条件对话框中，竖直刚性约束弹性系数输入1107.285，转动刚性约束弹性系数输入1098.264，同时在9号节点处施加水平刚性约束。将单位力置于1号主梁对应的2号节点处，由程序输出的各竖向弹簧支承反力值便是1号梁的荷载横向分布影响线坐标。同理可计算其他各片梁的荷载横向分布影响线坐标。需要注意的是，在计算横向分布系数时要按照荷载车辆的实际布置进行，同时先确定由车辆各轴产生的集中力值，这样就可以计算出各片主梁的荷载横向分布值。　　（二）结构基频。　　根据《公路桥涵设计通用规范》第4.3.2条规定，结构的冲击系数与

5、结构的基频有关。简支梁桥的基频可采用下列公式计算，，，经计算，汽车荷载冲击系数为。结构的基频也可通过桥梁博士软件自带程序计算，或通过有限元方法精确计算出。　　三、建立结构计算模型　　本次静力荷载试验拟采用4辆单辆重为30t（单车总重）的三轴载重货车作为现场加载车辆，通过加载荷载车测得控制截面的应变和挠度，使静力荷载试验荷载效率控制在0.85～1.05之间，其中为试验荷载作用下，检测部位变位或力的计算值；为设计荷载作用下，检测部位变位或力的计算值；为设计取的动力系数。经计算本桥，符合要求。在桥梁博士软件中建立T梁的有限元计算模型，在荷载车辆的各轴作用位

6、置处划分节点。将要测量应变和挠度的测点所在T梁分别建立模型，将计算出的主梁的荷载横向分布值施加在实际位置处，需要注意的是此处的荷载为静荷载而不是活荷载。加载图示如下：　　图3.荷载车辆顺桥向布置图（尺寸单位：cm）　　图4.荷载车辆平面布置图（尺寸单位：cm）　　每一级加载建立一个模型，在桥梁博士软件总体信息中，计算类别取为全桥结构安全验算，不计收缩、徐变和预应力；单元信息中的单元性质取为预应力混凝土构件，在施工信息中建立两个施工阶段，第一阶段安装全部杆件，张拉预应力钢束；第二阶段施加试验荷载。　　四、分析提取数据　　运行已经建立好的有限元计算模型，

7、选择数据→输出文本数据结果。位移输出节点号和附加输出单元号根据实际模型填写，输出施工阶段号填2，项目设定中勾选施工单项荷载和单元截面应力选项，施工单项设定中勾选阶段永久荷载选项，最后勾选主截面选项。可将计算出的理论位移值和应力值提取出，与实测值进行对比分析。现将左幅5#、6#、7#梁的跨中截面的竖向挠度测试值与计算值列于下表：　　　　　　五、总结　　对以上算得的应力、变位等指标依据规范进行实际承载能力的综合评定。我国交通部公路桥梁部门根据结构试验得到的实测值与相应计算值的比值定义为结构校验系数，用它来衡量结构物的承载能力。正常情况下，结构校验系数如小

8、于1，说明理论计算偏安全或结构有实际安全储备；该系数大于1，则表明强度或刚度不足，说明可能计算方法不够安全或