鋼管拱橋靜載荷應(yīng)力測試

大橋鋼管拱實(shí)橋投入使用一段時(shí)間后，需進(jìn)行加載試驗(yàn)，了解橋跨結(jié)構(gòu)的靜力性能，判斷其是否能繼續(xù)安全使用。橋梁靜載應(yīng)力測試主要是通過測量橋梁結(jié)構(gòu)在靜荷載作用下的應(yīng)力和變形，以確定橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)際工作狀態(tài)，它是檢驗(yàn)橋梁結(jié)構(gòu)實(shí)際性能，如結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度等直接、有效地方法。

鋼管拱橋工程概況

某大橋橋梁結(jié)構(gòu)采用1-146m鋼管混凝土鋼架拱，計(jì)算跨徑140m，計(jì)算矢高30m。全橋共設(shè)四榀鋼管混凝土拱，拱肋采用外徑Φ1300mm，壁厚18mm鋼管混凝土啞鈴形截面，上下弦桿中心距2.2m，拱肋截面凈高3.5m，寬1.3m。拱肋之間共設(shè)7道風(fēng)撐，1道一字型風(fēng)撐，6到K撐。4片拱肋共設(shè)200根吊索，2根吊索為1吊桿，第一吊桿距離拱腳中心10m，其余吊桿間距均為5m。全橋共設(shè)32根系桿。每幅橋共設(shè)254道預(yù)應(yīng)力混凝土中橫梁，中橫梁采用兩幅分離設(shè)置，為簡支結(jié)構(gòu)。橋面板采用整體現(xiàn)澆橋面板，板厚30cm。下部結(jié)構(gòu)空心閉合箱型截面橋墩，承臺(tái)采用整體式承臺(tái)，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。

通過對橋梁試驗(yàn)孔控制斷面在試驗(yàn)靜荷載作用下的應(yīng)力測試，并與理論計(jì)算值比較，驗(yàn)證橋梁結(jié)構(gòu)控制斷面實(shí)際應(yīng)力是否與設(shè)計(jì)要求相符。

靜荷載應(yīng)力測試試驗(yàn)

靜力試驗(yàn)荷載的確定

本次試驗(yàn)的主要目的是檢測結(jié)構(gòu)承載能力是否滿足設(shè)計(jì)要求，故采用基本荷載加載。按照《公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程》規(guī)定，計(jì)算各控制斷面在設(shè)計(jì)荷載作用下最不利效應(yīng)值得等效荷載。

試驗(yàn)工況

本橋主要測試工況有：

1. 左幅鋼管拱1/2跨對稱加載，拱肋跨中最大正彎矩對稱加載工況。

2. 左幅鋼管拱1/2跨偏心加載，拱肋跨中最大正彎矩偏心加載工況。

3. 左幅鋼管拱1/4跨中對稱加載，拱肋1/4跨最大正彎矩對稱加載工況。

4. 左幅鋼管拱1/4跨偏心加載，拱肋1/4跨最大正彎矩偏心加載工況。

測試位置及項(xiàng)目

在進(jìn)行測點(diǎn)布置時(shí)，應(yīng)考慮鋼管混凝土拱肋、縱梁及其他各主要構(gòu)件中控制斷面在試驗(yàn)荷載作用下的受力狀態(tài)，以保證獲取結(jié)構(gòu)應(yīng)力的實(shí)測數(shù)據(jù)。

該橋主要測試項(xiàng)目 有：

1. 試驗(yàn)孔1/2跨在最大正彎矩偏心與對稱荷載作用下，控制斷面處的應(yīng)變；

2. 試驗(yàn)孔1/4跨在最大正彎矩偏心與對稱荷載作用下，控制斷面處的應(yīng)變。

縱梁應(yīng)變測試測點(diǎn)布置

本次縱梁應(yīng)力測試一共布置了2個(gè)斷面，分別在試驗(yàn)孔1/2跨縱梁底面和橫梁底面和1/4跨縱梁底面和橫梁底面。

拱肋應(yīng)變測試測點(diǎn)布置

本次拱肋應(yīng)力測試一共布置了5個(gè)斷面，分別在試驗(yàn)孔左右兩榀鋼管混凝土拱肋1.6.13.20.25號(hào)吊桿處。

應(yīng)力測試結(jié)果分析

縱梁應(yīng)力

在工況應(yīng)力數(shù)據(jù)的對比分析中，選取了相應(yīng)加載工況的測試值與對應(yīng)位置的理論值進(jìn)行比較分析，由1/2跨斷面和1/4跨斷面各工況應(yīng)力數(shù)據(jù)對比可知，該橋縱梁各測點(diǎn)實(shí)測應(yīng)力與理論應(yīng)力相比，檢驗(yàn)系數(shù)均小于1.00，說明縱梁結(jié)構(gòu)強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。

鋼管混凝土拱肋應(yīng)力

在進(jìn)行各工況的應(yīng)力數(shù)據(jù)對比分析時(shí)，選取了對應(yīng)加載工況的測試值與對應(yīng)位置的理論值對比分析。由外側(cè)和內(nèi)側(cè)鋼管混凝土拱肋各工況應(yīng)力對比數(shù)據(jù)，可知：

1. 外側(cè)鋼管混凝土拱肋在各個(gè)工況荷載作用下，1號(hào)吊桿處上緣最大實(shí)測拉應(yīng)力為0.45MPa，小于理論應(yīng)力0.49MPa，其校驗(yàn)系數(shù)為0.92，小于1.00；下緣最大實(shí)測壓應(yīng)力為-1.18MPa，小于理論應(yīng)力-1.23MPa，其校驗(yàn)系數(shù)為0.96，小于1.00.

2. 內(nèi)側(cè)鋼管混凝土拱肋在各個(gè)工況荷載作用下，1號(hào)吊桿處上緣最大實(shí)測拉應(yīng)力為0.44MPa，小于理論應(yīng)力0.47MPa，其校驗(yàn)系數(shù)為0.94，小于1.00；下緣最大實(shí)測壓應(yīng)力為-0.86MPa，小于理論應(yīng)力-0.92MPa，其校驗(yàn)系數(shù)為0.93，小于1.00.

綜上所述，該橋鋼管混凝土拱肋各控制測點(diǎn)實(shí)測應(yīng)力與理論應(yīng)力相比，校驗(yàn)系數(shù)均小于1.00，說明鋼管混凝土拱肋結(jié)構(gòu)強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。