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bet360227不锈钢管混凝土系杆拱桥静动载试验研究

作者:bet36体育网站已浏览: 146次 日期:2020-02-28

浙江至德钢业有限公司以不锈钢管混凝土系杆拱桥为研究对象,对其进行成桥的静荷载试验,同时借助桥梁结构专用程序对其进行分析。通过理论计算和试验实测数据的对比分析,验证该结构的强度、刚度是否满足设计要求,动力特性是否满足行车安全的需求。试验表明:该结构刚度和强度均满足设计要求,且具有良好的动力特性。随着我国交通事业的不断发展,bet36体育网站不锈钢管混凝土系杆拱桥以其强度高、跨越能力大以及受力形式合理的优势,在土木工程中的应用越来越广泛。由于不锈钢管混凝土系杆拱桥的受力形式复杂,基于现有检测规范对其承载能力评定偏于保守,导致其安全储备过高,造成经济的损失和浪费。因此,合理评定不锈钢管混凝土系杆拱桥的真实受力性能具有重要意义。

国外关于不锈钢管混凝土系杆拱桥理论从形成到发展已有上百年的历史,并制定了一系列设计规程,如欧洲的EC4和日本的AIJ,但现阶段,国外关于不锈钢管混凝土系杆拱桥的检测规程研究相对落后于设计规程。国内关于不锈钢管混凝土系杆拱桥的设计规程相对完善,但关于钢管混凝土系杆拱桥检测规程的评定理论及评定方法尚需进一步讨论。虽然钢管结构的制造及核心混凝土的浇灌分别符合现行的《钢结构设计规范》和《混凝土设计规范》的有关规定,但并未过多考虑钢管和混凝土共同受力的特殊性,对该问题的研究仍是国内外桥梁界的热点问题。本文静动载试验分析以某钢管混凝土系杆拱桥为研究对象,获得钢管混凝土系杆拱桥在动静载作用下控制截面的反应实测值,并与钢管混凝土系杆拱桥的有限元模型的理论值进行对比分析,对结构刚度、强度、稳定性、行车性能以及动力特性做出评定。

采用桥梁结构专用程序建立不锈钢管混凝土系杆拱桥的有限元模型,其中桥面板和拱肋用一般梁单元模拟,吊杆用桁架单元模拟。该桥结构计算模型及设计荷载效应包络图如图所示。不锈钢管混凝土系杆拱桥进行静载试验,主要测试截面包括试验孔跨拱脚处截面、四分点处截面及跨中截面的挠度和应变。主要测试截面位置如当结构在最不利的荷载作用下时,通过对控制截面内的应变测定可以考核其强度是否满足使用要求。该次控制截面应变测试采用振弦式应变计,搭配智能综合测试仪。试验孔主要测试截面的应变测点布置断面示意图如图所示。考虑到该桥的结构特点及测试工况,该次静载试验,各挠度测点均布置于拱肋底和梁底。试验孔主要测试截面的挠度测点布置断面示意图如图所示。

根据《公路桥梁荷载试验规程》的规定,并结合本项目实际情况,本次试验以设计弯矩作为控制弯矩。在试验荷载作用下,各工况试验荷载效率系数如表所示。静载试验主要是根据结构校验系数对结构工作状况进行评定。该次静载试验各工况的挠度、应变测试结果如下。该桥试验孔在不同加载工况下,主要测点应变校验系数如表所示。系杆拱桥分别在工况和工况荷载作用下,主要测试截面的应变实测值与理论值的对比曲线图如图所示。由表可知,系杆拱桥在不同荷载工况作用下,各测点应变校验系数均小于规范允许值1.0,说明其结构强度满足设计要求。

该桥试验孔在不同加载工况下,主要测点挠度校验系数如表所示。系杆拱桥分别在工况荷载作用下,主要测试截面的挠度实测值与理论值的对比曲线图如图所示。由表可知,系杆拱桥在不同加载工况下,各测点挠度校验系数均小于规范允许值1.0,说明其结构刚度满足设计要求。该桥试验孔在工况荷载作用下,主要吊杆索力校验系数如表所示,主要吊杆索力的实测值与理论值的对比曲线图如图所示。由表可知,系杆拱桥在荷载工况作用下,索力校验系数均小于1.0,说明其结构内力及索力调整与设计相符。动力响应是桥梁力学响应里一个重要的特性指标。动力荷载试验的目的就是通过测定特定部位在动荷载作用下的桥梁变形或应力的变化规律,评定车辆对桥梁的冲击作用,为日后的桥梁运营及养护管理提供建议。