靜動(dòng)載試驗(yàn)-----靜載試驗(yàn)

1、第二章靜載試驗(yàn)北浩龍江大橋位于省市柳城縣，采用 40+64+40m三跨一聯(lián)預(yù)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(diǎn)，靜載試驗(yàn)選擇 3跨0#臺(tái)1#墩邊跨、 中跨、1#墩2#墩邊跨進(jìn)展試驗(yàn)，經(jīng)過(guò)各方單位幾天的密切配合和精心準(zhǔn)備，于2021年7月10日上午6:30至下午18:00完成了對(duì)0#橋臺(tái)到3#墩之間的橋跨的全部3種工 況的現(xiàn)場(chǎng)靜載試驗(yàn)。1ArL戶C廠卩1& -1 -0 A試驗(yàn)跨0CU1試驗(yàn)跨pDT；1試驗(yàn)跨1柳州貴陽(yáng)圖2.1北浩龍江大橋立面布置圖單位：m2.1測(cè)點(diǎn)布置與測(cè)試方法2.1.1 控制截面應(yīng)力測(cè)試應(yīng)變測(cè)試主要采用外表式振弦式應(yīng)變計(jì)，配合讀數(shù)儀，測(cè)量精度控制在土0.2

2、MP以。應(yīng)變值通過(guò)記錄的N或L值得到：1 2K109 NY L0式中，K =4.062，N1、L1當(dāng)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(gè)應(yīng)變溫度補(bǔ)償測(cè)點(diǎn)(a)跨中截面測(cè)點(diǎn)布置圖下游(b)墩頂截面測(cè)點(diǎn)布置圖圖2.2 梁體控制截面應(yīng)變測(cè)點(diǎn)布置示意圖梁體豎向靜撓度測(cè)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(cè)點(diǎn)，上下 游兩側(cè)對(duì)稱布置?？紤]到連續(xù)梁橋的特點(diǎn)，各控制截面加載時(shí)，除了測(cè)試本試驗(yàn)跨支 點(diǎn)外，還需測(cè)試兩相鄰橋跨跨中、支點(diǎn)處布置撓度測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)布置如圖 2.3所示。撓度測(cè)試主要采用高精細(xì)水準(zhǔn)儀進(jìn)展，測(cè)試時(shí)，須找取不受荷載影響的穩(wěn)定的后視

3、點(diǎn)此項(xiàng)容主要為評(píng)判橋梁的豎向剛度提供依據(jù)。同時(shí)，還可監(jiān)測(cè)各支點(diǎn)的沉降申I-ii試驗(yàn)跨試驗(yàn)跨-吉I亍試驗(yàn)跨圖2.3撓度測(cè)點(diǎn)布置示意圖2.1.3 裂縫觀測(cè)為了確保梁體的工作狀態(tài)，試驗(yàn)過(guò)程中與加載后，須對(duì)梁體控制截面進(jìn)展詳細(xì)觀 測(cè)，包括裂縫的出現(xiàn)與擴(kuò)展情況。假設(shè)混凝土出現(xiàn)裂縫，那么進(jìn)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(jìn)展裂縫寬度量測(cè)。2.2理論分析為了準(zhǔn)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(jì)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?yàn)閱尉€鐵路，故按照單列機(jī)車加平板車進(jìn)展加載。 根據(jù)影響線最不利加載。因是現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，只能采用正位與實(shí)際受力方向一致試驗(yàn)，共進(jìn)展了3種工況，具體見(jiàn)表2.1。加載荷載共一列，每列為1臺(tái)東風(fēng)4型機(jī)車自重138T帶 2臺(tái)平板車型號(hào)為GPC30B型，總重約1000kN。算得東風(fēng)4機(jī)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(jì)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(yàn)效果，在選擇試驗(yàn)荷載大小和加載位置時(shí)采用靜載試驗(yàn)效率q進(jìn)展

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

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(tái)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(fù)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(shí)際加載輪位由實(shí)際加載車輛與荷載效率系數(shù)決定。圖2.6設(shè)計(jì)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(shí)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(fù)彎矩最不利加載輪位圖2.8各工況設(shè)計(jì)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(tái)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(dāng)橋梁結(jié)構(gòu)最后5min的變形值小于儀器的最小分辨值 時(shí)，即監(jiān)測(cè)應(yīng)變與撓度無(wú)異常時(shí)，恒載 10分鐘后測(cè)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(cè)應(yīng)變與撓度無(wú)異常時(shí)， 恒載10分鐘后測(cè)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(cè)應(yīng)變與 撓度無(wú)異常時(shí)，恒載10

8、分鐘后測(cè)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(cè)試結(jié)果與分析2.5.1撓度測(cè)試結(jié)果分析在最不利荷載作用下，實(shí)測(cè)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(duì)稱荷載作用下，實(shí)測(cè)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(yàn) 系數(shù)分別為0.789、0.849,且實(shí)測(cè)撓跨比為1/6667和1/3704,遠(yuǎn)小于?鐵路檢定規(guī)?2004表豎向撓跨比限值1/1800,說(shuō)明結(jié)構(gòu)實(shí)測(cè)豎向剛度大于設(shè)計(jì)剛度，滿 足設(shè)計(jì)與

9、規(guī)要求。2各工況剩余變形根本為0,說(shuō)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(yàn)跨加載時(shí)，相鄰跨出現(xiàn)上撓現(xiàn)象，符合力學(xué)行為和受力規(guī)律，說(shuō)明結(jié) 構(gòu)狀態(tài)良好。表2.2北浩龍江大橋靜載撓度實(shí)測(cè)值mm測(cè)點(diǎn)位置工況一工況二工況三上游實(shí)測(cè)值下游實(shí)測(cè)值理論值上游實(shí)測(cè)值下游實(shí)測(cè)值理論值上游實(shí)測(cè)值下游實(shí)測(cè)值理論值0#臺(tái)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(shí)測(cè)平均值 理論值a工況一0#臺(tái)1#墩邊跨加載撓度曲線距離ImmF度撓3060120150180_上下游實(shí)測(cè)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(shí)測(cè)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(cè)試結(jié)果分析應(yīng)變測(cè)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(shí)測(cè)梁體邊跨 跨中、中跨跨中、墩頂截面控制截面在各級(jí)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(shí)測(cè)邊跨跨中梁底拉應(yīng)變?yōu)?1，較計(jì)算值90小，應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)為0.900,滿足?鐵路檢定規(guī)?表結(jié)構(gòu)校驗(yàn)系數(shù)要求；2在最不利荷載作用下，實(shí)測(cè)中跨中梁底拉應(yīng)變?yōu)?10，較計(jì)算值120小，應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)為0.916，滿足?鐵路檢定規(guī)?表結(jié)構(gòu)校驗(yàn)系數(shù)要求；3在最不利荷載作用下，實(shí)測(cè)中跨墩頂梁體上緣拉應(yīng)

12、變?yōu)?5，較計(jì)算值70 小,應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)為0.929，滿足?鐵路檢定規(guī)?表結(jié)構(gòu)校驗(yàn)系數(shù)要求；4實(shí)測(cè)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(shuō)明結(jié)構(gòu)仍處于彈性工作階段，滿足設(shè)計(jì)與規(guī)要求。表2.3跨中截面試驗(yàn)實(shí)測(cè)應(yīng)變值測(cè)點(diǎn)位置工況一工況二實(shí)測(cè)值理論值實(shí)測(cè)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(fù)。表2.4墩頂截面試驗(yàn)實(shí)測(cè)應(yīng)

13、變值測(cè)點(diǎn)位置工況二實(shí)測(cè)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(fù)。測(cè)點(diǎn)位置工況一卩工況二訃工況二訃測(cè)點(diǎn)位置實(shí)測(cè)值理論值實(shí)測(cè)值理論值實(shí)測(cè)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(fù)。裂縫觀測(cè)整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中，對(duì)梁體進(jìn)展了仔細(xì)觀測(cè)，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何裂紋。2.6小結(jié)1在最不利對(duì)稱荷載作用下，實(shí)測(cè)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(yàn)系數(shù)分別為0.789、0.849,且實(shí)測(cè)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(shuō)明結(jié)構(gòu)實(shí)測(cè)豎向剛度大于設(shè)計(jì)剛度，滿足設(shè) 計(jì)與規(guī)要求。2各工況剩余變形根本為0,說(shuō)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(yàn)跨加載時(shí)，相鄰跨出現(xiàn)上撓現(xiàn)象，符合力學(xué)行為和受力規(guī)律，說(shuō)明結(jié) 構(gòu)狀態(tài)良好。4在最不利荷載作用下，實(shí)測(cè)邊跨跨中梁底拉應(yīng)變?yōu)?1，較計(jì)算值90小