1理論計算
本公路橋梁靜載試驗理論計算內(nèi)容,重點針對橋梁橫向分布系數(shù),適用于本工程的計算方法為偏心壓力法,以確定橋梁所需荷載大小及車輛布置方法。本次試驗選用24t的自卸車,其前軸和后軸距離395cm,總量分別為8t和16t,1#、2#梁每梁安排兩輛自卸車,且各梁的自卸車以縱向布置,經(jīng)試驗,得出1#、2#梁橫向分布系數(shù)如下:1#梁:兩輛自卸車貢獻橫向分布系數(shù),偏載時為0.469和0.145,中載時為0.405和0.0875;2#梁:兩輛自卸車貢獻橫向分布系數(shù),偏載時為0.325和0.215,中載時為0.31和0.19。從以上試驗數(shù)據(jù)看出,本橋梁車輛的橫向分布系數(shù)中載時遠小于偏載時,因此,確定本次試驗只需要針對偏載時的情況進行。
2試驗控制界面
為確保本次試驗全面到位,在試驗之前,必須布置好應變測點和撓度測點。其中應變測點的布置,筆者認為,運輸工具的活荷載作用,主要通過橋面?zhèn)鬟f至預應力T梁上,包括拉力、剪力等在荷載應變,集中于跨中和支座的周圍。因此,應變測點應布置在跨中和支座附近。其中,每跨的兩片T梁均需將應變測點布置在其下緣位置,整個橋梁共布置36個。應變測點布置情況見圖2。而撓度測點的布置,要考慮主體結(jié)構的型式,以及在荷載影響條件中的結(jié)構變形特征,緊扣橋梁的荷載工況進行布置,共布置了28個撓度測點(見圖3)。
3試驗荷載確定
在試驗控制界面布置好之后,開始試驗橋梁的承載力。試驗荷載確定的原則為“等效”原則:(1)荷載條件中橋梁應力和設計荷載條件中橋梁應力相仿;(2)設計荷載作用中邊梁受力在中梁應力之上。按照該原則,基于對稱角度,重點進行一跨加載的計算[2]。具體方法為:1)車輛選用:自卸車4輛;2)軸距:395m;3)總重量:235.2kN(24t),前后軸分別為78.4kN(8t)和156.8kN(16t);4)計算條件:車輛荷載作用下,按最差條件布載,并選用2個車輛的技術指標,作為加載載位。通過試驗荷載,在不同工況條件下,荷載效率系數(shù)為:邊跨邊梁跨中:上緣最大壓應力的試驗荷載效應為3.42MPa,設計荷載效應為3.44MPa,荷載效率0.994;下緣最小壓應力的試驗荷載效應為8.69MPa,設計荷載效應為8.65MPa,荷載效率1.005。中跨邊梁跨中:上緣最大壓應力的試驗荷載效應為1.66MPa,設計荷載效應為1.68MPa,荷載效率0.988;下緣最小壓應力的試驗荷載效應為10.42MPa,設計荷載效應為10.38MPa,荷載效率1.004。從以上的荷載效率系數(shù)中不難看出:在試驗荷載條件中,橋梁兩跨的荷載,實際效應值與設計效應值相仿,其荷載效率大于80%,表示橋梁承載力達標。
4試驗工況
參照圖1,工況試驗始于B聯(lián),再進行A聯(lián)3跨工況的試驗,共6跨,包括工況數(shù)量13個。在此選取其中前3個工況作為例子進行研究。工況1:在B聯(lián)第3跨跨中上游交界位置,兩輛用于試驗的自卸車車并列停放,得出圖4的工況。工況2:在B聯(lián)第3跨跨中上游位置,選用4輛自卸車,分成兩列,每列前后直線停放2輛,得出圖5的工況。按照以上的方法,每次加載后,關閉自卸車5min,在橋梁恢復穩(wěn)定之后,采集各項數(shù)據(jù),在卸載10min后重新加載,最后確定各個梁號在不同工況條件下的實測值、計算值和檢驗系數(shù),其中,A聯(lián)最大撓度值在工況12,為6.02mm;B聯(lián)最大撓度值在工況7,為4.89mm。2.5試驗結(jié)果分析通過以上的靜載試驗,基本能夠?qū)蛄航Y(jié)構承載力狀態(tài)客觀反映出來,進而判斷橋梁的剛度、裂縫、強度和病害影響等。1)剛度分析。綜合以上分析結(jié)果,可看出橋梁結(jié)構的撓度與剛度為反比關系,當自振頻率在3Hz之上,橋梁剛度條件不佳,因此需要建立起橋梁剛度和阻尼比之間的關系,根據(jù)阻尼比的大小,調(diào)整結(jié)構耗散外部的輸入能力,減緩結(jié)構的振動衰減速度。2)裂縫分析。橋梁承載力不足,外界荷載作用下,自然容易出現(xiàn)開裂情況,從本次橋梁承載力試驗的結(jié)果特征,對橋梁的裂縫演變進行觀測,發(fā)現(xiàn)橋梁結(jié)構在剛度不足時,存在誘發(fā)裂縫的可能性。其中要求在施工時,控制各個結(jié)構的裂縫產(chǎn)生,見表1。表1裂縫控制標準3)強度分析。根據(jù)各種卡條件下的應力檢驗系數(shù)大小可看出,大部分應力分布在0.5~0.9規(guī)范內(nèi),而且系數(shù)均小于1,說明整體橋梁結(jié)構的強度能夠滿足設計的要求,結(jié)構具備一定的安全儲備。4)鋪裝層影響。橋面的鋪裝層,要考慮橋梁結(jié)構的受力影響,其應力和撓度的檢驗系數(shù),在沒有考慮鋪裝層時,分別大于0.1和0.2,在考慮鋪裝層之后,兩個系數(shù)才在允許范圍內(nèi),說明橋梁結(jié)構施工,必須重點兼顧鋪裝層的影響[3]。
5結(jié)語
通過研究,基本明確了案例公路橋梁工程施工時靜載試驗的方法,但考慮到不同公路橋梁工程施工時靜載試驗要求和條件的差異性,因此,以上方法在其他橋梁工程中應用時,需要緊扣具體橋梁工程靜載試驗的主客觀情況,予以靈活地參考借鑒,并在實際施工中,提煉出更多有益的經(jīng)驗,作為本文的補充。