无横撑钢管混凝土拱桥静动载试验研究.pdf

无横撑钢管混凝土拱桥静动载试验研究 司秀勇，李春雨，金海江 (燕山大学，河北 秦皇岛 066004) 摘要 ：对某无横撑钢管混凝土拱桥实施静力荷载试验和动力荷载试验，测试并分析静载工况下的拱肋和 系梁挠度、吊杆拉力、拱肋与系梁的截面应力。试验结果表明，该桥受力合理，具有 良好的刚度与强度。 在动载试验 中，测试其 自振特性，进行 了跳车试验 ，并分析 了在行车下的冲击作用。 关键词 ：拱桥 动载试验 静载试验 自振特性 冲击作用 中图分类号 ：U448．22 文献标识码 ：B 面专用有限元程序作分析。根据分析结果 ，确定该桥 1 工程概述 主要针对拱肋的拱脚截面、1／4截面、拱顶截面与系梁 某桥为跨径 88m的下承式无横撑钢管混凝土系 的正、负最大弯矩 以及横梁最大弯矩作等效加载。静 杆拱桥。两片拱肋为哑铃形截面 ，由两根 1000mm 载加载过程采用分级加载 ，既可以确保结构的安全 ，又 ×14mm钢管与厚 14mm的钢板焊接而成。系梁设在 可 以同时测试偏载工况下结构的受力状况。 机动车道和非机动车道之间，箱形截面 ，截面高 2．0 2．2 静载测试内容与方法 m，宽 3．0m。系梁 内配有预应力钢束。吊杆 间距 4．0 静载加载工况下主要测试拱肋 、系梁应力，吊杆的 m，由73声7mm镀锌高强钢丝组成 。桥面系 由预应力 拉力 ，拱肋挠度与系梁挠度。应力测试采用粘贴箔式 混凝土横梁、钢筋混凝土加劲纵梁和槽形板组成 。桥 应变计 ，由电阻应变测量系统测量 ，温度补偿用搁置在 面布置为 ：0．25m(栏杆)+2．50m(人行道)+3．O0m 测点附近事先贴好应变花的混凝土块实现补偿。拱肋 (拱系梁)+21．00m(机动车道)+3．00m(拱系梁)+ 应力测点布置见图 1。 2．50m(人行道)+0．25m(栏杆)。其设计荷载等级为 S1 S3 城一A级 ，人群荷载集度为 3．5kN／II】2。 实施成桥静动载试验 目的在于检验设计与施工质 量 ，确定工程的可靠性 ，了解桥跨结构 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。通过动力试验 了解桥跨结构的固有振动特性 图 1 拱肋截面应力测点布置 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 。 吊杆拉力测定采用人工激振法。测定时，用索夹 将传感器 固定在拉索上进行激振和信号采集 ，得到索 2 荷载试验设计与实施方法 的自振频率，再由索力和 自振频率关系推求索力。 2．1 静载加载设计 由索力的振动微分方程可知 J： 试验加载位置与加载工况的确定主要根据设计控 T= (4 ／g)(fJn) 制荷载在拱肋 、系梁上产生 的最不利弯矩效应值 ，按 式中，．为索的第 17,阶 自振频率 ；z为索 的计算长度 ；n 0．80～1．05的效率系数等效换算而得…。尽可能用最 为振动阶数 ；g为重力加速度 ；W为单位索长的重量 。 少的加载车辆达到最大的试验荷载效率，同时应考虑 由索力和 自振频率的关系可求得索力 的值。 简化加载工况 ，缩短试验时间，每一加载工况依据某一 2．3 动载测试