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1試驗(yàn)橋梁概況及測試方法

1.1試驗(yàn)橋梁概況

一般來說，橋梁結(jié)構(gòu)的偏載系數(shù)與橋梁行車道布置關(guān)系最為密切。目前國內(nèi)建成的桁式組合拱橋行車道寬度有3種類型：用于縣道以下行車道寬7.0m的橋梁及用于2、3級(jí)公路行車道寬9.0m和12.0m的橋梁。為此，本次研究選擇了5座代表這3種行車道寬度的橋梁進(jìn)行結(jié)構(gòu)靜載試驗(yàn)。5座試驗(yàn)橋梁概況見表1。

1.2測試方法及測點(diǎn)布置

1.2.1測試方法及偏載系數(shù)計(jì)算靜載試驗(yàn)在特定工況下(根據(jù)有限元模型確定)進(jìn)行，采用BX120-80AA、BX120-3AA應(yīng)變片，ZSY-16B3智能應(yīng)變儀，YJ-26靜態(tài)電阻應(yīng)變儀，量程0～30mm機(jī)電百分表，WILDNI002精密水準(zhǔn)儀，JC-10讀數(shù)顯微鏡等試驗(yàn)設(shè)備，對(duì)控制截面(上弦桿跨中截面，虎口處上弦、下弦，實(shí)腹段截面，雙豎桿中間截面）進(jìn)行應(yīng)變檢測，靜載試驗(yàn)按荷載等效原則進(jìn)行布載。本文將桁式組合拱橋活載偏載系數(shù)定義為：平面分析中，當(dāng)活載偏載下箱梁畸變產(chǎn)生的正應(yīng)力不能計(jì)算時(shí)需要考慮的增大系數(shù)，其大小為偏載正應(yīng)力與正載正應(yīng)力的比值。桁式組合拱橋的偏載系數(shù)計(jì)算公式如下：

1.2.2試驗(yàn)控制截面為充分掌握主拱、上弦桁架在偏載作用下的橫向受力狀況，通過偏載試驗(yàn)實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得出桁式組合拱橋的偏載系數(shù)分布規(guī)律。文獻(xiàn)[4-8]根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)并結(jié)合荷載試驗(yàn)應(yīng)力測試要求，就試驗(yàn)控制截面選擇提出了建議，具體為：主跨實(shí)腹段跨中設(shè)1個(gè)控制截面，主跨空實(shí)腹交界處附近上下弦設(shè)1個(gè)控制截面，主跨上弦桿設(shè)2個(gè)控制截面，主跨下弦桿設(shè)2個(gè)控制截面作為試驗(yàn)控制截面。以貴陽至黃果樹汽車專用公路花魚洞大橋?yàn)槔Y(jié)合該橋橋跨、上下弦箱體橫斷面，介紹試驗(yàn)測試控制截面的縱橋向位置選擇及其橫橋向應(yīng)變粘貼位置。縱橋向試驗(yàn)控制截面布置見圖1，截面橫向應(yīng)變測點(diǎn)布置位置見圖2。

2加載試驗(yàn)及其結(jié)果分析

2.1靜力試驗(yàn)內(nèi)容及加載工況本文靜力試驗(yàn)內(nèi)容主要包括控制截面應(yīng)變（應(yīng)力）檢測。試驗(yàn)檢測主要包括相應(yīng)控制截面的正載、偏載工況測試，具體見表2。

2.2檢測結(jié)果分析采用應(yīng)變片和應(yīng)變檢測儀進(jìn)行檢測。根據(jù)材料彈性模量理論值換算主要控制測點(diǎn)的應(yīng)力，并將其與理論計(jì)算應(yīng)力進(jìn)行比較。限于篇幅，本文未列出5座橋梁檢測截面的測試數(shù)值，僅列出了其實(shí)測偏載系數(shù)，見表3。從表3可以看出，車行道寬度為7.0m時(shí)，兩河口大橋、斯拉河大橋、劍河大橋以及西溪干溝橋（小偏心加載時(shí)）偏載系數(shù)范圍為1.04～1.32，均值為1.08～1.20；車行道寬度為9.0m時(shí)，花漁洞大橋偏載系數(shù)范圍為1.07～1.29，均值為1.21；車行道寬度為12.0m時(shí)，西溪干溝橋（大偏心加載偏載）系數(shù)范圍為1.20～1.61，均值為1.41。由此可知，橋梁的偏載系數(shù)是存在的，且與橋梁的行車道寬度存在著明顯的關(guān)系。既有橋梁在設(shè)計(jì)時(shí)，前期設(shè)計(jì)的橋梁未考慮其影響，后期設(shè)計(jì)的橋梁雖然考慮了其影響并采用1.15的偏載系數(shù)，但未充分考慮到橋梁寬度不同的情況，與設(shè)計(jì)建設(shè)的預(yù)期是不一致的。

3結(jié)論

本文根據(jù)5座桁式組合拱橋的靜力荷載試驗(yàn)，利用有關(guān)偏載加載工況測試數(shù)據(jù)，對(duì)桁式組合拱橋的荷載偏載系數(shù)規(guī)律、特點(diǎn)進(jìn)行了分析和總結(jié)，并得出如下結(jié)論。1）役桁式組合拱橋中，先期建設(shè)的橋梁未考慮活載偏載效應(yīng)，后期建設(shè)的部分橋梁參照箱型截面梁橋考慮了活載偏載效應(yīng)影響。試驗(yàn)檢測證明：桁式組合拱橋的偏載效應(yīng)是存在的，且與設(shè)計(jì)、建設(shè)之初的預(yù)期不一致。2）荷載試驗(yàn)表明：桁式組合拱橋偏載效應(yīng)與橋梁寬度關(guān)系明顯。大致規(guī)律是：車行道寬度7.0m時(shí)，偏載系數(shù)范圍為1.04～1.32，均值為1.08～1.20；車行道寬度9.0m時(shí)，偏載系數(shù)范圍為1.07～1.29，均值為1.21；車行道寬度12.0m時(shí)，偏載系數(shù)范圍為1.20～1.61，均值為1.41。3）該類橋梁結(jié)構(gòu)在進(jìn)行新橋設(shè)計(jì)或舊橋加固設(shè)計(jì)時(shí)，有條件的情況下建議采用三維模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算，從而可考慮空間影響。如果采用平面桿系模型進(jìn)行主橋的縱橋向內(nèi)應(yīng)力及變形計(jì)算，則應(yīng)考慮橋梁偏載效應(yīng)影響并計(jì)入偏載系數(shù)。基于實(shí)測結(jié)果，當(dāng)行車道寬度為7.0m時(shí)，可取偏載系數(shù)為1.2；當(dāng)行車道寬度為9.0m時(shí)，可取偏載系數(shù)為1.3；當(dāng)行車道寬度為12.0m時(shí)，可取偏載系數(shù)為1.4。

作者：杜鑌唐志單位：貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院股份有限公司山地交通災(zāi)害防治技術(shù)國家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室