桥面铺装纵向开裂的钢——混组合梁桥荷载试验分析
更新日期:2017-12-09     来源:桥梁建设   浏览次数:237
核心提示:本文首先对一座桥面铺装纵向开裂的钢——混组合梁桥的荷载试验过程及试验数据进行了说明和分析,并利用有限元软件进行了建模和理论计算,然后将荷载实验数据与数值结果进行了对比,并分析了铺装层开裂与对比结果的关系。

一、概述
某简支钢混叠合梁匝道桥,跨径50m,宽15.5m。钢箱按直线设计,横向由三片钢箱组成,通过箱间横梁连成整体,由预制闭口钢箱梁和现浇混凝土桥面板通过抗剪连接器组成,单片钢梁底宽2.75m,钢梁梁高由1.6m变至跨中1.75m,钢梁高度按二次抛物线变化,桥面板厚0.3m,桥面板悬臂沿平曲线变化。桥面横坡过6cm调平层混凝土实现,桥面净宽为0.5m防撞护栏+净14.5m+0.5m防撞护栏。桥梁的横断面示意如图1-1所示。

图1-1 钢——混组合梁桥横断面示意图
本桥的桥面铺装层为厚度为16cm的钢筋混凝土。由于桥面铺装存在大量的裂缝,因此在荷载试验正式开始之前,对铺装层裂缝进行了检测,大致掌握了裂缝的整体分布如图1-2所示(其中只标示出较严重的L2纵缝,L2为裂缝编号)。并对L2纵缝进行了钻芯检测。发现其裂缝深度达到15cm,基本上贯穿了16cm的桥面铺装。

图1-2 桥面铺装裂缝整体分布图
二、荷载试验方法
2.1 静载试验方法
2.1.1 测点布置
选取跨中截面为测试截面,结构在静力荷载作用下的响应由挠度计和及应变计等测量仪表获得,为了使测量数据准确地反映该桥的静力特性,测点的布置是一个关键性的工作,在该桥的静载试验中,对挠度和应变测点采用以下布设方案:
跨中截面横桥向布置5个挠度测点,布设在桥面。同时在挠度测试截面两侧桥墩台处各设置3个沉降测点,对测试截面挠度进行修正。跨中截面钢箱梁底设置6个应变测点,翼缘处设置2个应变测点。挠度及应变测点布置平面图如图2-1所示。

图2-1 跨中截面挠度及应变测点布设图
2.1.2 加载方案
静载试验实现跨中截面最大正弯矩工况,横桥向偏心布载,为满足试验荷载效率的要求,采用6辆总重约为40t左右的重车进行加载。采用三级加载,一级卸载的方案,在跨中截面的上下行方向对称加载。对加载位置事先进行计算,第三级加载时的试验荷载效率值为1.00,满足试验荷载效率在0.8~1.05之间的规定。静载试验各截面各加载工况实施程序如下:
①初始状态(静载试验加载开始)→预加载→预加载卸载→读取测点初读数;
②移动加载车至第一级加载位置→读取试验数据;
③移动加载车至第二级加载位置→读取试验数据;
④移动加载车至第三级加载位置→读取试验数据;
⑤加载车开出试验桥桥面(卸载)→读取测点卸载后读数(每个截面静载试验测试结束后,根据各测点的残余读数决定是否进行第二循环加载)。
2.2 动载试验方法
2.2.1 测点布置
拾振器的布置要根据结构形式而定,一般要根据动力特性的理论分析结果,按照理论计算得出的振型大致形状。在变位较大的部位布置传感器,以能测得桥梁结构最大反应(如测试桥跨的跨中截面、及1/4截面、3/4截面及支点截面等)并能较好地勾画出振型曲线为宜。
基于以上考虑因素,该桥动载试验拾振器器测点布置在边跨及中跨的最大振幅处、支点、四分点处。
2.2.2 加载方案
采用脉动试验的方式,当桥面上无汽车行驶和其他的周期性干扰力时,在风、地面微振、水流等环境因素的作用下,桥梁所受的激励是平稳的各态历经宽带随机激励。结构响应的主谐量,是在其固有频率附近的振动,从而通过脉动测试可以确定结构的固有频率。
2.3 数值模拟方案
采用目前国内比较成熟的桥梁结构计算软件—Midas Civil 2010,对该桥建立了三维有限元模型,图2-2为Midas Civil中的模型界面,在建立模型时考虑了桥面铺装对整体的受力影响,针对桥面铺装完好的情况进行建模。
三、数据比对分析及铺装层开裂的影响

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