靜動載試驗-----靜載試驗

1、第二章靜載試驗北浩龍江大橋位于省市柳城縣，采用 40+64+40m三跨一聯(lián)預應(yīng)力砼變高度箱形 連續(xù)梁，屬于新建鐵路橋梁。根據(jù)結(jié)構(gòu)特點，靜載試驗選擇 3跨0#臺1#墩邊跨、 中跨、1#墩2#墩邊跨進展試驗，經(jīng)過各方單位幾天的密切配合和精心準備，于2021年7月10日上午6:30至下午18:00完成了對0#橋臺到3#墩之間的橋跨的全部3種工 況的現(xiàn)場靜載試驗。1ArL戶C廠卩1& -1 -0 A試驗跨0CU1試驗跨pDT；1試驗跨1柳州貴陽圖2.1北浩龍江大橋立面布置圖單位：m2.1測點布置與測試方法2.1.1 控制截面應(yīng)力測試應(yīng)變測試主要采用外表式振弦式應(yīng)變計，配合讀數(shù)儀，測量精度控制在土0.2

2、MP以。應(yīng)變值通過記錄的N或L值得到：1 2K109 NY L0式中，K =4.062，N1、L1當前值，Nc、Lc初始值。為消除溫度變化的影響，在梁體非受力位置布置一個應(yīng)變溫度補償測點(a)跨中截面測點布置圖下游(b)墩頂截面測點布置圖圖2.2 梁體控制截面應(yīng)變測點布置示意圖梁體豎向靜撓度測試在邊跨跨中、中跨跨中、中跨 L/4、中跨3L/4與各支座截面布置撓度測點，上下 游兩側(cè)對稱布置?？紤]到連續(xù)梁橋的特點，各控制截面加載時，除了測試本試驗跨支 點外，還需測試兩相鄰橋跨跨中、支點處布置撓度測點，測點布置如圖 2.3所示。撓度測試主要采用高精細水準儀進展，測試時，須找取不受荷載影響的穩(wěn)定的后視

3、點此項容主要為評判橋梁的豎向剛度提供依據(jù)。同時，還可監(jiān)測各支點的沉降申I-ii試驗跨試驗跨-吉I亍試驗跨圖2.3撓度測點布置示意圖2.1.3 裂縫觀測為了確保梁體的工作狀態(tài)，試驗過程中與加載后，須對梁體控制截面進展詳細觀 測，包括裂縫的出現(xiàn)與擴展情況。假設(shè)混凝土出現(xiàn)裂縫，那么進展裂縫狀況描繪，并 采用20倍的刻度放大鏡或安裝千分表進展裂縫寬度量測。2.2理論分析為了準確分析該的結(jié)構(gòu)特性和確定最不利輪位布載，理論分析主要采用“橋梁博士系統(tǒng)3.03版以與MIDAS大型有限元分析程序分別計算力影響線、控制截面的 應(yīng)力和變形等參數(shù)。各控制截面影響線如圖 2.4ac所示。(a)邊跨跨中影響線b中跨跨中影

4、響線c1#墩頂截面影響線值 數(shù)圖2.4北浩龍江大橋各控制截面彎矩影響線2.3加載工況與輪位布置因北浩龍江大橋為單線鐵路，故按照單列機車加平板車進展加載。 根據(jù)影響線最不利加載。因是現(xiàn)場試驗，只能采用正位與實際受力方向一致試驗，共進展了3種工況，具體見表2.1。加載荷載共一列，每列為1臺東風4型機車自重138T帶 2臺平板車型號為GPC30B型，總重約1000kN。算得東風4機車的軸重約為230kN， 平板車的軸重為250kN，各軸重如圖2.5所示，設(shè)計列車靜荷載示意圖如圖 2.6所示， 各工況加載示意圖如圖2.72.8所示。為了保證試驗效果，在選擇試驗荷載大小和加載位置時采用靜載試驗效率q進展

5、控制。靜力荷載試驗效率定義為：試驗荷載作用下被測部位的力或變形的計算值 與包括動力擴大效應(yīng)在的標準設(shè)計荷載作用下同一部位的力或變形的計算值的比 值，即：SstqS (1)式中，Sst試驗荷載作用下，檢測部位的變位或力的計算值；S標準活載作用 下，檢測部位的變形或力的計算值； 檢定取用的動力系數(shù)。根據(jù)?鐵路檢定規(guī)?2004條，試驗荷載效率系數(shù) q要到達0.801.00，在有困難時可稍予降 低，但不得小于現(xiàn)行的最大運行荷載。表2.1靜載試驗工況機車平板車平板車230 230 230kN250 250kN250 250kN230 230 230kN250 250kN 250 250kN圖2.5加載機

6、車和平板車軸重示意圖示意圖特種活載普通活載工況控制截面控制元素車輛列數(shù)何載效率系數(shù)-一-A-A0#橋臺1#墩邊跨中截面最大正彎矩10.85-二二B-B中跨跨中截面最大正彎矩10.89C-C墩頂負彎矩10.88三D-D2#墩3#墩邊跨中截面最大正彎矩10.82備注實際加載輪位由實際加載車輛與荷載效率系數(shù)決定。圖2.6設(shè)計列車豎向靜荷載中活載示意圖S3廳 ToqREroaR I OD omN *83 CCIIME JJcLr%a工況一SSOOCEr.Ji-.-IXSN - 8-HN gD 需0 一-b工況二B-fi I s .a -ra-彳8-_3 -8.QW r COXES 一c工況三圖2.7各

7、工況實際加載輪位示意圖a中活載作用下邊跨跨中最不利加載輪位b中活載作用下中跨跨中最不利加載輪位c中活載作用墩頂負彎矩最不利加載輪位圖2.8各工況設(shè)計中活載加載輪位示意圖2.4 加載程序1工況一加載：將一列車加到0#橋臺1#墩之間梁段的跨中指定位置，根據(jù)?鐵 路檢定規(guī)?2004條，當橋梁結(jié)構(gòu)最后5min的變形值小于儀器的最小分辨值 時，即監(jiān)測應(yīng)變與撓度無異常時，恒載 10分鐘后測量梁的撓度和應(yīng)變。2工況二加載：將一列車加到1#2#墩頂指定位置，監(jiān)測應(yīng)變與撓度無異常時， 恒載10分鐘后測量梁的撓度和應(yīng)變。3工況三加載：將一列車加到2#3#墩之間梁段的跨中指定位置，監(jiān)測應(yīng)變與 撓度無異常時，恒載10

8、分鐘后測量梁的撓度和應(yīng)變。加載前先讀取初讀數(shù)，全部三種工況完成后，卸去加載車輛荷載后30分鐘，再讀取結(jié)構(gòu)剩余變形2.5測試結(jié)果與分析2.5.1撓度測試結(jié)果分析在最不利荷載作用下，實測北浩龍江大橋撓度值列于表2.2,整體撓度曲線如圖2.9所示。從上述圖表可看出：1在最不利對稱荷載作用下，實測北浩龍江大橋邊跨跨中、中跨跨中截 面撓度平均值分別為6.0mm、17.5mm，分別小于理論值 7.6mm、20.6mm，變形校驗 系數(shù)分別為0.789、0.849,且實測撓跨比為1/6667和1/3704,遠小于?鐵路檢定規(guī)?2004表豎向撓跨比限值1/1800,說明結(jié)構(gòu)實測豎向剛度大于設(shè)計剛度，滿 足設(shè)計與

9、規(guī)要求。2各工況剩余變形根本為0,說明結(jié)構(gòu)處于彈性工作狀態(tài)，各工況墩的沉降值 符合規(guī)要求。3試驗跨加載時，相鄰跨出現(xiàn)上撓現(xiàn)象，符合力學行為和受力規(guī)律，說明結(jié) 構(gòu)狀態(tài)良好。表2.2北浩龍江大橋靜載撓度實測值mm測點位置工況一工況二工況三上游實測值下游實測值理論值上游實測值下游實測值理論值上游實測值下游實測值理論值0#臺000000000邊跨中截面-5.8-6.2-7.643.68.4-3-1-2.51#墩000000000L/4截面2. 02.33.2-6.0-7.0-11.91.02.22.9中跨中截面5.74.36.2-16.0-19.0-20.63.05.16.23L/4 截面2.21.8

10、2.9-7.0-9.0-11.52.01.73.22#墩000000000邊跨中截面-1.4-2.2-2.57.04.08.2-5.0-4.6-7.63#墩000000000備注1“-表示撓度向下；2剩余變形根本為 0; 3表中位移已扣除支座沉降。mF度撓- - - - 16090距離Im150一：;一上下游實測平均值 理論值a工況一0#臺1#墩邊跨加載撓度曲線距離ImmF度撓3060120150180_上下游實測平均值 理論值-25(b)工況二中跨加載撓度曲線mF度撓I4C9-86 4 2 0距離Im6090150180上下游實測平均值 Tl理論值(c)工況三2#墩3#墩邊跨加載撓度曲線12

11、 I 12梁體應(yīng)變測試結(jié)果分析應(yīng)變測試的控制截面分別為邊跨跨中截面，中跨跨中截面、墩頂截面。實測梁體邊跨 跨中、中跨跨中、墩頂截面控制截面在各級荷載作用下應(yīng)變值列于表2.3，為了便于比較，跨中控制截面腹板、底板應(yīng)變值列于表 2.3，墩頂截面腹板應(yīng)變值列于表 2.4。 從上述圖表可以看出：1在最不利荷載作用下，實測邊跨跨中梁底拉應(yīng)變?yōu)?1，較計算值90小，應(yīng)變校驗系數(shù)為0.900,滿足?鐵路檢定規(guī)?表結(jié)構(gòu)校驗系數(shù)要求；2在最不利荷載作用下，實測中跨中梁底拉應(yīng)變?yōu)?10，較計算值120小，應(yīng)變校驗系數(shù)為0.916，滿足?鐵路檢定規(guī)?表結(jié)構(gòu)校驗系數(shù)要求；3在最不利荷載作用下，實測中跨墩頂梁體上緣拉應(yīng)

12、變?yōu)?5，較計算值70 小,應(yīng)變校驗系數(shù)為0.929，滿足?鐵路檢定規(guī)?表結(jié)構(gòu)校驗系數(shù)要求；4實測應(yīng)變沿截面高度根本呈線性分布， 且卸載后剩余變形應(yīng)變根本為0, 說明結(jié)構(gòu)仍處于彈性工作階段，滿足設(shè)計與規(guī)要求。表2.3跨中截面試驗實測應(yīng)變值測點位置工況一工況二實測值理論值實測值理論值腹板1-35-56-75-882-23-43-40-483152820307182826308-33-43-40-489-36-56-75-88底板480平均為：8190108平均為：110120586109677113備注彈性模量取規(guī)值：E=3.45 X 104MPa;應(yīng)變拉為正，壓為負。表2.4墩頂截面試驗實測應(yīng)

13、變值測點位置工況二實測值理論值腹板1657024145310154-29-395-68-866-59-867-26-398121594045105970備注彈性模量取規(guī)值：E-3.45 X 104MPa;應(yīng)變拉為正，壓為負。測點位置工況一卩工況二訃工況二訃測點位置實測值理論值實測值理論值實測值理論值跨中65701墩頂腹 板腹板1-35-56-75-88414522-23-43-40-4810153315282030-29-394718282630-68-8658-33-43-40-48-59-8669-36-56-75-88-26-397底板480平 均為：8190108平 均為：110120

14、1215858610940459677 |(113)59(7010備注彈性模量取規(guī)值：E=3.45 X 104MPa;應(yīng)變拉為正，壓為負。裂縫觀測整個試驗過程中，對梁體進展了仔細觀測，沒有發(fā)現(xiàn)任何裂紋。2.6小結(jié)1在最不利對稱荷載作用下，實測北浩龍江大橋邊跨跨中、中跨跨中截面撓度平均值分別為6.0mm、17.5mm，分別小于理論值 7.6mm、20.6mm，變形校驗系數(shù)分別為0.789、0.849,且實測撓度與跨度比值小于 1/1800,根據(jù)?鐵路檢定規(guī)?2004表豎向撓跨比通常值，說明結(jié)構(gòu)實測豎向剛度大于設(shè)計剛度，滿足設(shè) 計與規(guī)要求。2各工況剩余變形根本為0,說明結(jié)構(gòu)處于彈性工作狀態(tài)，各工況墩的沉降值符合規(guī)要求。3試驗跨加載時，相鄰跨出現(xiàn)上撓現(xiàn)象，符合力學行為和受力規(guī)律，說明結(jié) 構(gòu)狀態(tài)良好。4在最不利荷載作用下，實測邊跨跨中梁底拉應(yīng)變?yōu)?1，較計算值90小