铁路大跨度连续刚构桥静动载试验探究

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1、铁路大跨度连续刚构桥静动载试验探究　　摘要对128m跨度的某铁路连续刚构桥实施静动力荷载试验，测试并分析静载工况下的主跨控制截面应力、挠度。试验结果表明桥跨结构受力合理，具有良好的刚度和强度。在动载试验中，测试桥跨结构的自振特性，并进行了行车激振试验，分析桥跨结构载行车下的冲击作用。关键词连续刚构桥静载试验动载试验中图分类号：C33文献标识码：A文章编号：1试验目的及意义为保证新建桥梁的工程质量，在竣工验收时应进行荷载试验，其目的在于通过测定桥梁结构在试验荷载作用下控制断面的应力和挠度，并与理论计

2、算值相比较，以检验结构控制断面的应力和挠度是否与设计相符，藉以判断桥梁结构实际的承载力；通过测定桥跨结构的自振特性已经在试验荷载下的动力和挠度，评价结构的动力性能；通过现场加载试验以及对试验观测数据和试验现象的综合分析，对实际结构作出总体评价，为工程验收提供技术依据，并为今后同类桥梁设计提供经验和积累资料。搞好铁路大跨度连续刚构桥的试验工作，对其性能作出正确评定，对该类型桥梁的发展和提高工程质量有着十分重要的意义。92工程概述某预应力混凝土连续刚构桥，主桥为三跨连续刚构，全桥布置为1×32m简支梁

3、＋1×34.25m简支梁＋2×35.8m简支梁＋（66＋128＋66）m预应力混凝土连续刚构。其中主跨布置为（66＋128＋66）m。连续刚构梁体为单箱单室变高度变截面箱梁结构，支墩处梁高8.8m，跨中及边跨梁端处梁高4.4m。梁体下缘除中跨中部34m梁段和边跨端部19.7m梁段为等高直线段外，其余为圆曲线，梁体全长261.4m。箱顶宽8.1m，箱宽6.1m，除梁段附近区域外，顶板厚50cm，底板厚40~90cm，腹板厚40~70cm。梁体在端部和支墩处共设6道横隔板，横隔板中部设有孔洞，供检查人

4、员通过。桥上线路等级为Ⅰ级，设计荷载为中—活载，电力机车牵引。实施成桥静动载试验的目的在于直接了解桥跨结构试的实际工作状态，判断实际承载能力，评价其在设计使用荷载下的工作性能，通过动载试验了解桥跨结构的固有振动特性以及其在长期使用荷载阶段的动力性能，论证其抗风、抗震性能，确定其使用条件和注意事项，通过荷载试验，建立桥梁“指纹”档案。3荷载试验设计与实施方法3.1静载加载设计9加载位置与加载工况的确定主要依据的原则是：尽可能用最少的荷载达到最大的试验荷载效率，同时应考虑简化加载工况，缩短试验时间，在

5、满足试验荷载效率的前提下对加载工况进行适当合并，每一加载工况依据某一检验项目为主，兼顾其他检验项目。图1桥跨分布与荷载测试布置图2ANSYS空间模型图3主梁应力及挠度布置列车荷载为中—活载。就某一检验项目而言，所需车辆荷载的数量，以设计控制荷载产生的该检验项目(如：内力和位移等)的最不利效应值尽量满足下式所定原则等效换算而得：式中：为静载试验荷载效率；Sstate为试验荷载作用下某一检验项目最大计算效应值；S为设计控制荷载作用下该检验项目的最不利计算效应值；为规范采用的冲击系数。理论计算采用商用有

6、限元软件ANSYS做模型模拟，根据分析结果该桥主要针对边跨及主跨正负最大弯矩做等效加载。具体各种工况下荷载布置位置见图1，ANSYS空间模型见图2。3.2静载试验测试内容与方法3.2.1测试内容9主梁控制截面(一边跨跨中附近截面最大正弯矩，一墩顶截面最大负弯矩，中跨跨中截面最大正弯矩)加载试验。各试验加载截面的应力测试、试验荷载作用下加载跨及相临跨梁体竖向挠度及支座竖向位移、加载跨及相临跨梁体横向位移；试验荷载作用下墩顶纵向位移、端支座处纵向水平位移、梁端转角。主梁应力测点布置图见图3。3.2.2

7、测试方法梁体控制截面应力采用在箱梁表面粘贴阻值120的箔式应变计测量，温度补偿用搁置在测点附近事先贴好应变花的混凝土试块实现补偿；梁体的竖向挠曲变形，是在桥面上沿桥轴线及上下游边缘线分东西两半跨用全站仪进行测量；梁体纵向位移，采用大游标卡尺(量程500mm)测量梁端到设置在桥台上固定点之间的距离变化，即测量左岸伸缩缝来测定；温度测量，采用红外温度测试仪测量梁体及墩的表面温度及环境温度。3.3动载测试内容与方法3.3.1测试内容测定桥跨结构固有振动特性，包括1~3阶频率、振型和阻尼比。试验列车以10

8、~90km/h的速度匀速行驶，测试梁体在行车荷载作用下的动力响应，包括梁体截面的振幅和冲击系数。试验列车以30km/h的车速行驶，在中跨跨中及墩顶刹车，测试梁体在制动荷载作用下的动力响应。93.3.2测试方法在桥面无任何交通荷载以及桥梁附近无规则振源的情况下，测定桥跨结构由于桥址处风荷载、地脉动、水流等随机荷载激振而引起的桥跨结构微幅振动响应；列车制动试验：列车以30km/h的速度运行，在桥梁指定部位制动，记录振动信号，分析桥梁在冲击荷载作用下的竖向强迫振动频率、振幅、阻尼特性；利