烏爾遜空心板橋靜載試驗(yàn)及加固理論研究.pdf

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1、研究與探討廣東建材2010年第1期烏爾遜空心板橋靜載試驗(yàn)及加固理論研究曹慶密-王宗林z(1．廣州地鐵設(shè)計(jì)研究院有限公司助理設(shè)計(jì)師2．哈爾濱工業(yè)大學(xué)教授、博導(dǎo))摘要：隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，公路交通的重要性必然日益加強(qiáng)，橋梁是交通的咽喉，其健康運(yùn)營(yíng)與否對(duì)交通運(yùn)輸?shù)倪B續(xù)性將起至關(guān)鍵作用，所以對(duì)使用一定年限的裝配式空心板橋梁通過(guò)檢測(cè)評(píng)定其工作性能，并塒損害嚴(yán)重的進(jìn)行加固將有重人的經(jīng)濟(jì)意義。關(guān)鍵詞：空心板梁橋；靜載；橋梁檢測(cè)；橋梁加固資料：烏爾遜是海拉爾油田專(zhuān)用二級(jí)公路，為12跨13m的預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支空心板梁橋，橋梁全長(zhǎng)159．6m。每孔7片梁。橋梁下部結(jié)構(gòu)為樁基礎(chǔ)，鋼筋

2、混凝土蓋梁、埋置式柱式橋臺(tái)。該橋標(biāo)準(zhǔn)跨徑為12×13m空心板梁橋，主梁長(zhǎng)度12．96m，計(jì)算跨徑：12．60m。設(shè)計(jì)荷載為汽車(chē)-20級(jí)，掛車(chē)一100級(jí)。橫橋向采用7片lm寬的空心板梁，凈寬7．0+2X0．25m。主梁材料采用30號(hào)混凝土，橫斷面形式見(jiàn)圖l。圖1主梁橫截面構(gòu)造圖1橋梁結(jié)構(gòu)靜載試驗(yàn)1．1測(cè)試內(nèi)容f2J1．1．1混凝土應(yīng)變測(cè)試1～7號(hào)主梁梁底的混凝土縱向應(yīng)變。布設(shè)測(cè)試點(diǎn)位時(shí)，采取主梁左右對(duì)稱(chēng)布點(diǎn)的方法。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)觀察發(fā)現(xiàn)梁橋海拉爾方向第一跨和第二跨主梁開(kāi)裂比較嚴(yán)重，橫向鉸縫具有明顯破損，因此將混凝土應(yīng)變測(cè)試點(diǎn)位布置在海拉爾方向第一跨和第二跨的跨中截面位置處，以

3、兩側(cè)邊梁向內(nèi)50cm為基線，等間距布置7片應(yīng)變片。1．1．2變形變形主要為主梁的豎向撓度，采用精密水準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)定，包括：l～7號(hào)主梁的跨中撓度及兩個(gè)端支點(diǎn)的撓度，撓度測(cè)點(diǎn)布置在每片梁的跨中截面和支點(diǎn)截面處。1．2加載車(chē)輛一8一共有一輛總重50t的油罐加載車(chē)輛，車(chē)輛的參數(shù)如圖2所示。180KNl硼車(chē)輪靴{』IL_jL堙———』一L上叫試驗(yàn)加載車(chē)縱向圖試驗(yàn)加載車(chē)橫向圖圖2加栽車(chē)輛1．3加載方案1．3．1加載位置利用計(jì)算得到的橫向分布影響線，確定汽車(chē)的橫向位置；然后根據(jù)主梁跨中截面的縱向彎矩影響線，以及在對(duì)稱(chēng)和偏載作用下，得到最大內(nèi)力為試驗(yàn)工況。1．3．2加載工況全橋12跨

4、，選取1跨作為試驗(yàn)跨，每跨分為對(duì)稱(chēng)和偏載兩個(gè)工況。對(duì)于每1工況，在加載車(chē)輛就位后，持續(xù)15分鐘讀數(shù)。讀完后，加載車(chē)輛全部退出橋面，過(guò)10分鐘后再讀一次卸載后的變形和應(yīng)變。2結(jié)構(gòu)撓度測(cè)試結(jié)果及分析2．1撓度測(cè)試結(jié)果與分析將實(shí)測(cè)撓度值和理論計(jì)算撓度值畫(huà)成圖表，作對(duì)比分析，結(jié)果見(jiàn)圖3?！龈饔孟滦U舅和理論撓度值對(duì)比辱雕童靄圖3第2跨實(shí)測(cè)與理論撓度對(duì)比圖從圖中可以得出以下結(jié)論：實(shí)測(cè)值和理論值的整體趨勢(shì)一致，說(shuō)明計(jì)算模型正確，選用參數(shù)合理，計(jì)算可靠；實(shí)測(cè)值個(gè)別有大于理論值的說(shuō)明主梁的連接鉸縫處廣東建材2010年第1期研究與探討伯載作赫o25峰O20鬃o(hù)l，E0．10o005用

5、下理論和宴捌橫向分布系數(shù)對(duì)比鲴l2j4567主鬃莰一‘對(duì)槔萄載作用下理論和實(shí)一一一一橫向分稚系散對(duì)比田l十塒稱(chēng)荷載用下實(shí)測(cè)向分布系+對(duì)稱(chēng)荷載l23l567l用下理論主磐次序向分布系圖4第二跨實(shí)測(cè)與理論橫向分布系數(shù)對(duì)比已有累積損傷，結(jié)構(gòu)的抗力衰減，混凝土質(zhì)量有所降低；實(shí)測(cè)值和理論值接近，結(jié)構(gòu)的安全儲(chǔ)備已經(jīng)很小。2．2橫向分布系數(shù)分析f利用公式[1】：mi=；}進(jìn)行計(jì)算?！蘄i為了比較清楚進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，現(xiàn)將實(shí)測(cè)值和理論計(jì)算橫向分布系數(shù)作圖，進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果見(jiàn)圖4。從圖中可以得出以下結(jié)論：實(shí)測(cè)值和理論值的整體趨勢(shì)一致，說(shuō)明理論計(jì)算可靠；實(shí)測(cè)值有突變點(diǎn)，說(shuō)明主梁的連接鉸

6、縫處已有累積損傷，結(jié)構(gòu)的抗力衰減，混凝土質(zhì)量有所降低，橫向聯(lián)系減弱。3構(gòu)件應(yīng)變測(cè)試結(jié)果及分析將實(shí)測(cè)值與理論值用圖的形式表示，見(jiàn)圖5。偏載下實(shí)測(cè)與理論應(yīng)變對(duì)比對(duì)稱(chēng)布載下實(shí)涌與理論應(yīng)變對(duì)比蓍j籬r————一壁噩I．．．．．J．--．．JL．．．．．I．．．．．．-．．．．．J．．．．．—L_l234567主粱次序霉6簍0醫(yī)霉簍霉0L—JL—J——1——^——L—J一12至蓯每67圖5第2跨實(shí)測(cè)與理論應(yīng)變值對(duì)比圖從圖中可以得出以下結(jié)論：實(shí)測(cè)值和理論值的整體趨勢(shì)一致，說(shuō)明計(jì)算模型正確，選用參數(shù)合理，計(jì)算可靠；實(shí)測(cè)值均小于理論值，說(shuō)明主梁整體性好，且有一定的安全儲(chǔ)備；實(shí)測(cè)的應(yīng)

7、變值較理論計(jì)算的數(shù)據(jù)平滑性差一些，說(shuō)明主梁的連接鉸縫處已有不同程度損傷，結(jié)構(gòu)的抗力衰減，混凝土質(zhì)量有所降低。4靜載試驗(yàn)總結(jié)烏爾遜橋現(xiàn)有交通量及荷載情況基本在其設(shè)計(jì)荷載(汽一20，掛一100)的范圍內(nèi)。從實(shí)測(cè)撓度、應(yīng)變數(shù)據(jù)和混凝土構(gòu)件的外觀檢查結(jié)果，并考慮結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期性能衰減的影響，橋梁主體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度指標(biāo)基本滿足公路橋梁規(guī)范的相關(guān)要求，但安全儲(chǔ)備已經(jīng)很小，甚至個(gè)別主梁已經(jīng)沒(méi)有安全儲(chǔ)備，有必要對(duì)其進(jìn)行加固設(shè)計(jì)。5橋梁結(jié)構(gòu)主梁加固設(shè)計(jì)5．1方案一受壓區(qū)混凝土加厚lOom。取后加混凝土為新規(guī)范，考慮混凝土塑性影響，在極限狀態(tài)下，后加混凝土亦可達(dá)到抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值R。產(chǎn)f。