某钢筋混凝土刚架拱桥荷载试验分析

图１ 某钢 筋 混 凝 土 刚 架 拱 桥 总体 布 置 图 （ 位 ：ｃ 单 ｍ）
２ 荷 载 试 验 结 果 及 分 析
２１ 静 载试验 ．
２１１ 试 验 工 况 ．． １ 中载
表１ 试验测试 内容
工况 加 载方式 测试截面
根据 该 桥 施 工 设 计 图纸 ，应 用ＭＩ Ｓ 算软 件 进 ＤＡ 计
试 验 荷 载 作 用 下 的 实 际 受 力 状 态 ，评 价 结 构 在 荷 载 作 用
下 的工作 性能 ，检验 桥跨 结构 是否 满足设 计 荷载 要 求 ． ２ １ 年８ ０ １ 月对该 桥 第４ 跨和 第５ （ １ 跨 图 ）进 行 了静 动载 试 验 ，下文将 对载 荷试 验进 行详 细分析 。
图６ 实测 与计 算 竖 向１ 自振 频 率 及 振 型 图对 比 阶
下 ，测得 第４ ２≠ 肋跨 中截 面 的跑 车 试验 应 变 时程 曲 跨 ≠拱
线如 图７ 示 。 所
由桥 梁 行 车 试 验 可 知 ，在 单 车 （ 重约 ３ ｔ ５）不 同行
车 速度 ｌｋ ｈ、２ ｋ ｈ Ｅ ０ ｍ／ 作 用 下 ，实测 的跑 车 Ｏ ｍ／ ０ ｍ／ ￣１ ｋ ｈ ３ 冲 击 系数 分 别 为 １１ 、１１ ￣ １１ ，动 应 变 分 别 为 ５ ７、 ． ０ ． ［ ．３ ２３ ２７
２ １ 第 １ ｛２ｌ ０ ２年 期 ６
Ｉ． ． ．
跨 主要测 试截 面见 图３ 。
２１３ 静载 试验 结果 及分 析 ．．
在 试 验 加 载 工 况 作 用 下 ，第 ４ 跨 中和 ３ ４ 面 、 跨 ／截 第 ５ 跨 中￣ ３ ４ 面 、４≠ 跨 Ｈ ／截 ≠墩拱 脚 截 面 的实 测 挠 度 及 其 理 论计 算 值如 表２ 示 ，实 测 应变 及其 理 论 计 算值 如 表 所
３ 示。 所
经过 桥 梁 静载 试 验 ，该桥 第 ４ 跨跨 中截面 挠度 校 验 系 数 为０５ ￣ ．９ ． ０８ ，应变 校 验 系数 为０６ ￣ ．４ ９ ． ０８ ；第４ ３４ ３ 跨 ／ 截 面 挠度 校验 系数 为 ０８ ＂ ．６ ． － ８ 。应 变 校 验 系 数 为０５ ￣ ３＇ ０ ．３
桥承 载 能力评 定方 法》规 定 的常值 范 围 （ ． ～ ． ） ０７ １Ｏ 。 ０ ０ ４ 墩 拱脚 截面 应变 校验 系数 为０９ ￣ ． ，最 大值 超 ＃ ． １５ ８ ０
过 《 桥 承 载 能 力 评 定 方 法 》 规 定 值 （ ． ～ ．０ 旧 ０７ １ ）上 ０ ０
限 ，说明 其承 载能 力 已经 达到 安全 使用极 限 ，存 在严 重
在各 跨八 分点 位置桥 面 上放置 脉动 测点 传 感器 ，实 测 的信 号经 Ｆ Ｔ分 析 、模 态 分析 ，得 到 该钢 筋 混凝 土 刚 Ｆ
图５ 各 控 制截 面 挠 度 测 点 布 置 图 （ 单位 ：ｃ ｍ）
架拱 桥 的竖 向１ 自振频 率及 振 型。 自振 特 性试 验 表明 ， 阶
图３ 试 验测 试 截 面 示 意 图 （ 单位 ：ｃ ） ｍ
０６ ；第 ５ 跨 中截 面 挠度 校 验 系数 为０５ － ． ，应 变 ． ６ 跨 ．７－ ８ － ８ ０
校 验 系数 为 ０６ ＂ ． ；第 ５ ３ ４ 面 挠 度 校 验 系 数 为 ．２ ０８ － ９ 跨 ／截
２１２ 测 点布置 ．．
墩 台身 采用 ７５≠ 泥 砂浆 砌块 、片石 ，外 围采 用７５≠ ．≠ 水 ．≠ 水 泥砂 浆细 料石镶 石 ， 台基 础为 １＃片石 混凝 土基 础 。大 墩 ５
桥 设 计 荷 载 等级 为 汽 － ０ 挂 一１０ 人 群 荷 载 ３０ Ｎ／ 。 ２， ０， ． ｋ ｍ２ 洪水 设 计或 然 率 为 １０ 一 遇 。为 了 解桥 跨 主体 结 构 在 ０年
如下：
（ ）静 载 试 验 表 明 ，该 桥 第 ４ 跨 中截 面 及 ３ ４ １ 跨 ／ 截
面 ，第 ５ 跨跨 中截 面 及 ３ ４ 面 挠 度 校 验 系 数 、应变 校 ／截
验 系数 均 低 于或 处 于 《 桥 承 载 能 力 评 定方 法 》规 定 旧
一
Ｎ ｛ Ｉ Ａ
得 出该 桥 承 载 能 力 目前 已 不 能 满 足 汽 一 ０ ２ ，挂 一１ （ 安 全 使 用要 求 。 （） ）的 关 键词 钢 筋 混 凝 土 刚 架 拱 桥 荷 载试 验 ＭＩ Ｓ ＤＡ
１ 工 程 概 况
刚架拱桥 整体 性好 ，结 构形式 简洁 美观 ，上 部构 造
悬 臂板 组成 ，均 采用４ ＃ 凝 土 ；下部 构 造墩 上 立柱 及 ０混
对于 应变 测点 ，在各 控 制截面 拱肋底 面粘 贴 混凝 土 应 变 片进 行 测量 ，各 控 制截 面 应变 测 点 布置 见 图４ 。对 于 挠度 测点 ，在各 控制截 面拱 肋对 应 的桥 面 位置 架设塔 尺 进行 测 量 ，各控 制 截面 应 变 测 点布 置 见 图５ 。对 于 裂 缝 观 测 点 ，４ 墩 处 斜 撑 表面 有 横 向裂 缝 ，为 观 测 试 验 ＃
５ ｝和５ ７，按 《 路桥 涵设 计 通用规 范 》 （Ｔ ０ ５？ ９７ 公 Ｊ Ｇ Ｄ６ —
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—
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研－
● －
一
： ； 一 口
２ ０ ）中冲 击 系数 的 计 算 公 式计 算 ：当 １ Ｈｚ ≤１ ０４ ． ≤ｆ ４ ５ Ｈｚ， Ｂ － ￣，贝Ｊ＋ 【 ＝１ （ ． １１ｆ ００ ５ ） ＝ ． （ 里诹 １ ＋ ０１ ６ － ．１ ７ ７ ｎ １１ 这 ４
盖梁 采 用２ ＃混凝 土 ，墩 、台帽 及 拱座 采 用２ ＃混凝 土 。 ５ ０
重量轻 ，材料 用量 经济 合理 ，对 地基 承 载力 要求 比其 他 拱 桥低 ，适 用于 多种施 工方 法 。
本 文 的 研 究 对 象 某钢 筋混 凝 土 刚 架 拱 桥 与 河 道 成 ３ ０ 角 ，全 长 ３ ８３ ｍ，设 计 桥 型 为 ５ 跨 径 ６ ｍ，矢 ０交 ３ ．４ 孔 ０ 跨 比 １ ｉ 。桥面 布置 为净 １ ｍ （ 车 道 ）＋ ｘ ．５ （ ／０ ５ 行 ２ ３２ ｍ 人 行道 ） ，现 浇桥 面 采 用３ ＃ 水 混 凝 土 ，预 制 人 行道 板 ０防 及 现 浇人 行道 梁 、地 伏 、栏杆 柱 采 用２ ＃混凝 土 ：上 部 ５ 结 构 由７ 间距３２ 片 ． ｍ的 刚架 拱拱 片 、横 系梁 、微 弯 板 和
某钢筋混凝 土刚架拱桥荷载试 验分析
■ 袁 崇 丽 （ 建 省 武 夷 山 市 交 通 局 ，武 夷 山 福 ３ ４０ ） ５ ３ ０
摘
要
本 文 以某城 市钢 筋混 凝 土刚 架拱 桥 为工 程 背景 ，采 用ＭＩ Ｓ 有 限元 软件 ＤＡ
建 立理 论模 型 ，结 合计 算 结果 与静载 试验 、 自振 特 性试 验 ／截面
工 况９
实测 值 （ ｍ） ｍ 理 论 值 （ ｍ） ｍ
＝
１ ．９ ２ ０ １ ．５ ３ ６
０８ ．９
９８ ． ３ １． ０ １０
０８ ．９
１． ４８ ６ １． ６６ ７
Ｏ８ ．９
３８ ． ９ ４５ ． ０
０８ ．６
的安全 隐患 。 在 工况 ６ 工 况７３载 过 程 中５ ５ 和 Ｊ Ｈ － ＃拱肋 跨 中应 变 达 到 ２ ４ ￡ ３ ５ ，换 算 成 裂 缝 开 展 宽 度 为００ ３ ｍｍ￣ ３ 和 ５ ｓ ．２ ４ ００ ５ ｍｍ，卸 载后均 能恢 复 。 ． ５ ３
加 载 过程 中４ 处 斜 撑 表面 横 向裂 缝 开 展 的 最 大 ＃墩
桥面 竖 向一阶 实 测频 率 ） ，可 知实 测 冲击 系数接 近 于 规
范值 。
３ 结 论
通 过对 该钢 筋 混凝 土 刚架 拱 桥 的静 动 载 试 验 结 果
（ ）１ ｋ ／ 跑 车 ａ ＯｒＩ ａ １
和 各 项 理论 计 算值 进 行 比 较 分 析 ，得 到荷 载 试 验 结 论
荷 载作 用下裂 缝 开展情 况 ，选 定两 道斜撑 ，在 其 裂缝 处 粘 贴混凝 土 应变 片。
０７ ￣ ．６ ． ０８ ，应变 校验 系数 为０５ ～ ．８ ８ ．９ ０７ ；各截 面 挠度 校 验 系 数均低 于或 处于 （Ｂ 承载 能 力评定 方法 》规 定 的常 Ｉ桥
值 范 围 （． ￣ ． ） ０８ １ ０ ，应变 校 验 系数 均 低 于或 处 于 《 ０ ０ 旧
Ｄ
…
理 论 计 算振 型 基 本 吻 合 ；在 单 车 （ 重约 ３ ｔ ５）不 同行 车 速 度 作 用下 ，实 测 的跑 车冲 击 系数 接 近 于理 论 计 算值 ，
（ ）２ ｎ Ｉ 车 ｂ ０ ｌ／ 跑 ｋ １
满 足规 范要 求 。
（ ）综上所 述 ，该钢 筋混 凝 土刚架 拱桥 承 载能 力 目 ３ 前 已不 能满 足汽 一 ０ ２ ，挂 一 ０ 的安全 使用 要求 。 １０
表 ２ 各 控 制截 面 挠 度 分 析 表 （ 个 工况 仅 列 出最 大 值 的 拱 肋 ） 每
测 试 截 面
项 目
第４ 跨 中截 面 跨
工况 １ 工 况２ 工况 ３
第４ ３ 截 面 跨 ／ ４
工况４
第 ５ 跨 中 截 面 跨
工 况６ 工况 ７ 工况８
’ ’ ｖ ｖ … １ ，ｒｊ Ｅ’ ， ＇１ ’ 一
的常 值 范 围 。４≠ 拱 脚 截面 承 载 能 力 已经 达 到 安全 使 ≠ 墩
用极 限 ，存 在 严 重 的 安 全 隐 患 ；加 载 过 程 中５ ＃拱 －５ 肋 跨 中 裂缝 、４≠ 处 斜 撑 表面 横 向裂 缝 在 卸 载 后均 能 ≠墩 恢复 。 （ ）动 载试 验 表 明 ，该 桥 实 测竖 向 １ 实 测 振 型 与 ２ 阶