某既有桥梁使用性能试验研究

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1、某既有桥梁使用性能试验研究摘要：现代大量桥梁处于运营阶段，桥梁性能会随着时间的推移而降低。为保证桥梁的正常安全运营，对某桥梁进行荷载试验，并进行理论计算分析，将试验数据及理论计算结果进行对比，相互验证。试验及计算结果表明桥梁处于弹性工作状态，刚度、承载力与抗裂性能满足使用要求。关键词：既有桥梁；试验检测；理论分析；安全性能中图分类号：U446文献标识码：A建国以来，特别是改革开放以来，我国桥梁建设取得了巨大的成就，现有桥梁已超过50万座。但目前我国94%以上桥梁仍为中、小跨径桥梁[1],且大多分布在技术标准低、通行能力差的县乡公路上，约有1/3处于3、4类状况。结合我国公路运输现状

2、，为保证运营安全，对某桥梁进行试验检测及有限元分析，确保该桥梁满足正常使用要求。1桥梁概述本试验的大桥全长925m,为46-20米预应力连续空心板桥，桥面宽度为净16m。该桥修建于1998年，主梁混凝土等级为C40,桥面铺装采用10cm沥青混凝土，预应力钢绞线采用高强度松弛270级4>j=15.24mm的钢绞线，普通钢筋直径d^l2mm者采用II级钢筋，直径小于12mm者采用I级钢筋。桥面和较缝完好，下部无不良病害。桥梁概貌见图1.1图1.1桥梁概貌2有限元计算分析2.1静力计算模型在静载试验实施前采用桥梁博士对该桥结构进行了计算分析。桥梁博士计算模型见图2.1,试验孔跨中中板及边

3、板截面尺寸大样见图2.2。本桥动载试验分析计算过程中按实际结构建立模型，分析桥梁动力性能。图2.1预制空心板桥博立面模型图2.2试验梁中板及边板跨中截面尺寸大样（单位：cm）2.2动力计算模型依据该桥竣工图的几何尺寸和材料参数，采用MIDAS软件，建立有限元模型（图2.3）,运用子空间迭代法，对该桥进行模态分析，得出该桥前两阶竖向固有频率，使用INV频率计计算阻尼比。图2.3结构Midas有限元模型3静载试验通过本次桥梁静载试验，主要达到以下目的：1）通过静载试验，确定结构测试截面的应变分布情况（包括应变沿截面高度的分布情况，评估桥梁结构实际受力状况；2）通过分析在试验荷载作用下桥

4、梁测试截面的挠度情况，评估桥梁上部结构刚度及整体性。2.1试验点布置桥梁跨组合为6孔20m简支空心板。根据现场条件及结构的受力特点，确定选取第1孔为试验孔，试验孔跨中截面应变及挠度测点布置见图3.1、3.2O图3.1挠度测点横断面布置图3.2应变测点横断面布置2.2加载试验工况根据本桥实际情况,静载试验采用4辆约401重车进行加载，本次试验试验孔为一个工况进行加载。①工况一：跨中截面最大正弯矩(对称)；②工况二：跨中截面最大正弯矩(偏载)；3.3静载试验结果3.3.1工况一试验及分析对第1孔跨中进行对称加载，测试应变、挠度变化情况。表3.1对称加载工况静载试验各工况分级加载数据荷载

5、分级主梁对称加载对应加载X(m)试验荷(KN.m)试验效率第一级704105%2第二级64296%2.5第三级52478%3.51）应变分析表3.2工况一应变测试结果由表3.2可知跨中截面看空心板底及梁侧应变测点校验系数除个别绝对值较小点外，实测应变残余均小于20%,说明结构处于弹性工作状态。在工况一最大级试验荷载作用下跨中截面实测最大拉应变为54卩£,理论计算值为103卩8,比值为0.52,满足《评定规程》中预应力混凝土梁桥应力校验系数在0.50〜0.90之间的要求，说明试验空心板结构强度满足要求。图3.3工况一满载时空心板侧面实测应变沿梁高度变化图从图3.3可以看出：空心板侧面

6、实测应变沿截面高度基本呈线性变化，满足平截面假定，实测中性轴与理论值0.507m-致，说明测试截面变形处于正常工作状态。2）挠度分析表3.3A截面对称加载挠度实测值单位：mm由表3.3可知，实测挠度残余较小，相对残余均明显小于20%,满足试验规范的要求，说明结构整体处于良好的弹性工作状态。图3.4为在跨中截面对称加载工况下各测点的实测挠度值与理论值的对比图。图3.4工况一各级试验荷载下跨中实测挠度与理论值关系图由图3.4中数据可知，跨中截面梁底挠度测点在各级加载下跨中挠度测点实测值均小于理论计算值，且实测挠度数值连线规律性与理论值基本一致，说明该桥试验孔横向连接性能良好。最大级试验

7、荷载下跨中挠度实测挠度在1.64mm〜3.78mm之间,通过以上数值做比可知该工况下满载时空心板跨中挠度校验系范围是为0.31〜0.45,均小于《评定规程》规定的预应力混凝土梁桥挠度校验系数范围(0.60-1.00),这说明梁体刚度满足规范规定。3.3.2工况二试验及分析静载试验工况二：对第1孔跨中截面进行偏心加载，测试跨中截面的应变、挠度变化情况。表3.4A截面偏心加载荷载分级表荷载分级主梁对称加载对应加载X(m)试验荷(KN.m)试验效率第一级704105%2第二