關(guān)于鋼結(jié)構(gòu)人行天橋靜載試驗(yàn)檢測(cè)的探討

關(guān)于鋼結(jié)構(gòu)人行天橋靜載試驗(yàn)檢測(cè)的探討摘要：鋼結(jié)構(gòu)人行天橋位于工業(yè)園附近K6+040樁號(hào)處。試驗(yàn)天橋橫跨中山大道，全長(zhǎng)57m，主橋全寬5.6m，人行凈寬4.3m。主橋采用鋼箱梁簡(jiǎn)支掛孔。鋼板采用Q235B、Q235C、Q345qC、Q345C四種鋼材。該天橋上部結(jié)構(gòu)采用鋼箱梁結(jié)構(gòu)，靠近墩柱范圍設(shè)下牛腿，與鋼管墩柱焊接。箱梁底面為弧形，由一半徑為500cm的圓弧和兩半徑為665.3cm的圓弧反向相接而成，中間梁高最高處為60cm。鋼箱梁全寬5.6m，分15.0m，17.0m和13.0m三種長(zhǎng)度。鋼箱梁采用縱橫梁加底板焊接而成，17.0m、15.0m、13.0m鋼箱梁有四片縱梁，縱梁間距為90cm和95cm兩種，縱橫梁腹板厚16mm。頂板用20mm厚鋼板將縱橫梁的上翼緣連接成一個(gè)整體，底板采用6mm厚鋼板封底。人群荷載取4.5kN/m2。其中17.0m鋼箱梁原設(shè)計(jì)中有五片縱梁，實(shí)際施工為四片縱梁，后經(jīng)建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位、監(jiān)理單位等各方洽商同意后，對(duì)橋梁采取相應(yīng)的加強(qiáng)措施，且理論承載力滿足設(shè)計(jì)要求。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)；行人天橋；靜載試驗(yàn)

1、橋梁靜載試驗(yàn)

1.1靜載試驗(yàn)內(nèi)容

1.1.1測(cè)試項(xiàng)目

(1)試驗(yàn)跨控制截面在試驗(yàn)荷載下的應(yīng)力（應(yīng)變），從而判斷試驗(yàn)橋梁結(jié)構(gòu)強(qiáng)度是否達(dá)到承載能力的要求；

(2)試驗(yàn)跨跨中和四分點(diǎn)控制截面在試驗(yàn)荷載下的撓度，從而判斷試驗(yàn)橋梁結(jié)構(gòu)實(shí)際剛度是否達(dá)到承載能力的要求；

(3)對(duì)加載過(guò)程中跨中控制截面可能的裂縫開展情況進(jìn)行觀測(cè)，判斷結(jié)構(gòu)在荷載作用下的抗裂性能。

1.1.2測(cè)試截面

根據(jù)投標(biāo)文件各項(xiàng)內(nèi)容及相關(guān)規(guī)范，結(jié)合橋梁結(jié)構(gòu)形式及受力特點(diǎn)，最終選取具有代表性的中跨及邊跨進(jìn)行靜載試驗(yàn)。

試驗(yàn)橋跨的測(cè)試截面位置如圖1-1所示（1-1為邊跨跨中正彎矩截面，2-2為中跨跨中正彎矩截面）。

(3)對(duì)各控制截面的可能出現(xiàn)裂縫的部位進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

1.1.4加載效率

參考《大跨徑混凝土橋梁的試驗(yàn)方法》，靜力荷載試驗(yàn)的效率η的取值范圍為：0.8＜η≤1.0。

本次試驗(yàn)理論計(jì)算采用MidasCivil2006橋梁分析軟件進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)分析。根據(jù)理論模擬計(jì)算的結(jié)果，結(jié)合本橋受力特點(diǎn)，對(duì)于邊跨的跨中最大正彎矩工況滿載采用在試驗(yàn)跨中間25kN/m×7m的均布荷載；對(duì)于中跨的跨中最大正彎矩工況滿載采用在試驗(yàn)跨中間26.9kN/m×6.5m的均布荷載。在試驗(yàn)荷載作用下，控制截面的理論控制彎矩值、試驗(yàn)荷載彎矩值及荷載試驗(yàn)效率系數(shù)見表1-2。

1.1.6試驗(yàn)流程

靜載試驗(yàn)是整個(gè)橋梁試驗(yàn)的核心內(nèi)容，其試驗(yàn)流程如下：

(1)試驗(yàn)跨預(yù)壓：以50%滿載重量在試驗(yàn)橋跨進(jìn)行預(yù)壓半個(gè)小時(shí)，然后卸載。

(2)儀器調(diào)試：試驗(yàn)儀器能否正常工作是試驗(yàn)成功的關(guān)鍵，因此在橋梁預(yù)壓時(shí)對(duì)相關(guān)測(cè)試儀器進(jìn)行了仔細(xì)的調(diào)試，以保證正式加載試驗(yàn)時(shí)儀器正常工作。

(3)靜載初讀數(shù)：測(cè)量、讀數(shù)、記錄人員各司其職，進(jìn)行正式加載前初讀數(shù)。

(4)加載：根據(jù)試驗(yàn)方案在橋面上標(biāo)出明顯的加載位置，并安排專人指揮載重堆放。

(5)加載后讀數(shù)：加載后結(jié)構(gòu)的變形和內(nèi)力需要有一個(gè)穩(wěn)定過(guò)程，試驗(yàn)時(shí)以控制點(diǎn)的應(yīng)變值或撓度值穩(wěn)定為準(zhǔn)，只要讀數(shù)波動(dòng)值在測(cè)試儀器的精度范圍以及在《試驗(yàn)方法》規(guī)定的范圍以內(nèi)，就認(rèn)為結(jié)構(gòu)已處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)，可以讀數(shù)。

(6)卸載讀數(shù)：一個(gè)工況結(jié)束后，卸載完成，同樣經(jīng)過(guò)一個(gè)穩(wěn)定過(guò)程后，記錄各測(cè)點(diǎn)殘余值。讀完本次數(shù)據(jù)后即完成了一個(gè)工況，重復(fù)以上步驟進(jìn)行下一工況的測(cè)試。

1.1.7試驗(yàn)結(jié)果分析方法

主要從以下幾個(gè)方面來(lái)對(duì)橋梁靜載試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析評(píng)定：

(1)校驗(yàn)系數(shù)

校驗(yàn)系數(shù)ζ是評(píng)定結(jié)構(gòu)工作狀況，確定橋梁承載能力的一個(gè)重要指標(biāo)，實(shí)測(cè)結(jié)構(gòu)校驗(yàn)系數(shù)ζ是試驗(yàn)的實(shí)測(cè)值與理論計(jì)算值的應(yīng)變或撓度之比：ζ＝S實(shí)測(cè)/S理論，它反映結(jié)構(gòu)的實(shí)際工作狀態(tài)。根據(jù)《試驗(yàn)方法》，ζ應(yīng)滿足β＜ζ≤α，其中α、β取值見下表：

(2)實(shí)測(cè)值和理論值的關(guān)系曲線

由于理論的變位（或應(yīng)變）一般按線性關(guān)系計(jì)算，如果測(cè)點(diǎn)實(shí)測(cè)彈性變位（或應(yīng)變）與理論驗(yàn)算值成正比，其關(guān)系曲線接近于直線，說(shuō)明結(jié)構(gòu)處于良好的彈性工作狀況。

(3)相對(duì)殘余變位（或應(yīng)變）

正常運(yùn)營(yíng)的橋梁應(yīng)無(wú)殘余撓度，突然出現(xiàn)殘余撓度，說(shuō)明該橋受到嚴(yán)重?fù)p傷或某處截面進(jìn)入彈塑性。測(cè)點(diǎn)在控制荷載工況作用下的相對(duì)殘余變位越小，說(shuō)明結(jié)構(gòu)越接近彈性工作狀況。對(duì)于新建預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，一般要求其值不大于20％。當(dāng)相對(duì)殘余變位大于20％時(shí)，應(yīng)在評(píng)定時(shí)，酌情降低橋梁的承載能力。

(4)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度要求

試驗(yàn)荷載作用下，主要測(cè)點(diǎn)應(yīng)變、撓度校驗(yàn)系數(shù)ζ應(yīng)滿足表2-4所規(guī)定范圍。

(5)抗裂性

在試驗(yàn)荷載作用下，裂縫寬度及長(zhǎng)度不應(yīng)超過(guò)相關(guān)規(guī)范所規(guī)定的允許值。

通過(guò)對(duì)實(shí)測(cè)校驗(yàn)系數(shù)、實(shí)測(cè)和理論值的關(guān)系曲線、殘余變形、結(jié)構(gòu)剛度和抗裂性等各項(xiàng)指標(biāo)綜合評(píng)定橋梁主體結(jié)構(gòu)的承載能力。

1.2靜載試驗(yàn)結(jié)果及分析

靜載試驗(yàn)與2010年6月8日凌晨0:00至3:00進(jìn)行，歷時(shí)約3小時(shí)，整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中溫差較小，可以不考慮溫度修正。

1.2.1結(jié)構(gòu)撓度結(jié)果分析

對(duì)鋼結(jié)構(gòu)天橋的撓度數(shù)據(jù)分析可知，中跨及邊跨的跨中截面在各級(jí)加載作用下的撓度隨荷載增加基本呈線性變化，橋梁處于彈性工作狀態(tài)。在試驗(yàn)荷載作用下，兩個(gè)工況中橋梁實(shí)測(cè)撓度變形曲線均與理論變形趨勢(shì)基本吻合，實(shí)測(cè)值與理論值接近，其整體受力性能良好。兩個(gè)工況中各撓度測(cè)點(diǎn)的校驗(yàn)系數(shù)在0.74～0.97之間，均在表1-4所規(guī)定的正常范圍內(nèi)，結(jié)構(gòu)剛度滿足設(shè)計(jì)及使用要求。

1.2.2結(jié)構(gòu)應(yīng)變結(jié)果分析

對(duì)鋼結(jié)構(gòu)天橋的應(yīng)變數(shù)據(jù)分析可知，兩個(gè)個(gè)工況彎矩控制截面在各級(jí)加載作用下的應(yīng)變實(shí)測(cè)值隨荷載的增加基本呈線性變化，橋梁整體工作性能良好，基本處于彈性工作狀態(tài)。兩個(gè)工況中橋梁各梁底應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)在0.81～1.06之間，基本在表1-4規(guī)定的正常范圍內(nèi)，其強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)及使用要求。

1.2.3殘余變形分析

各工況試驗(yàn)荷載卸載后控制截面的殘余變形見表1-9。

由表1-9可知，橋梁試驗(yàn)跨殘余變形滿足《試驗(yàn)方法》規(guī)定α1≤20％的要求，結(jié)構(gòu)彈性恢復(fù)能力較好。

2、結(jié)束語(yǔ)

從靜載試驗(yàn)結(jié)果可