105国道顺德段飞马路口跨线桥试验报告.docx
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1、飞马路口跨线桥静动载试验报告一、工程概况飞马路口跨线桥是位于上,跨越顺德大良的飞马路。跨线桥起点桩号K15+250.0,终点桩号K15+559.0,桥梁全长309m。桥梁上部结构由二联等截面预应力混凝土连续箱梁组成,其中230m+35m+230m为第一联,5X3Om为第二联。桥梁下部结构采用钢筋混凝土薄壁式墩,钢筋混凝土轻型桥台。桥面铺装采用8cm水泥混凝土和7cm沥青混凝土。桥面两侧设置混凝土防撞栏。桥梁总宽19m,为双向四车道。桥梁设计荷载为公路I级。桥梁的横断面为单箱双室的箱梁结构,外侧腹板与翼缘轮廓采用曲线过渡。箱梁结构尺寸为:顶面宽19m,底面宽11.8m,梁高1.7m;翼缘板悬臂长
2、度约为3.0m;顶板厚30cm,底板厚30cm;腹板厚度100cm。箱梁设置双向预应力,即顶板按Im间距设置横向预应力筋,纵向采用连接器使纵向预应力筋贯穿每一联箱梁。该桥建设单位为佛山市顺德区恒顺交通投资管理公司,佛山市交通工程质量监督站代表政府监督,广东省公路勘察规划设计院设计,合肥工大建设监理有限责任公司监理,深圳华泰企业公司施工,于2005年8月17日完工。佛山市公路桥梁监测站受建设单位的委托,于2005年8月27日至8月28日对该桥进行了荷载试验。二、试验依据和目的及对象1、试验依据(1)大跨径混凝土桥梁的试验方法(以下简称方法);(2)我国现行的公路桥梁设计规范;(3)设计施工图纸文
3、件。2、试验目的1)检验大桥整体结构的施工质量,证实结构的可靠性,为桥梁的交竣工验收提供必要的技术依据;2)判断桥跨结构在试验荷载作用下的实际受力状态和工作状况,评价结构的力学特性和工作性能,检验结构的承载能力是否达到设计标准;3)通过动荷载试验以及结构固有模态参数的实桥测试,了解桥跨结构的动力特性,以及各控制部位在使用荷载下的动力性能,为大桥以后的运营养护管理提供必要的数据和资料;4)通过成桥试验研究,积累成桥状态的数据与资料,探讨该类桥梁的受力特性,为完善桥梁结构设计的理论与方法提供科学数据。3、试验对象依据该桥梁的结构形式及受力特点,整个桥梁试验对象为:(1) 2X30m+35m+2X3
4、0m预应力混凝土连续箱梁(第一联)主要是对该联的中跨和次中跨进行静载试验和动载试验。(2) 5X3Om预应力混凝土连续箱梁(第二联)主要是对该联的边跨进行静载试验和动载试验。三、静载试验根据方法的要求,桥梁的静力试验按荷载效率n来确定试验的最大荷载。静力荷载效率n的计算公式为:2.Sxb式中:黑,一试验荷载作用下,检测部位变形或内力的计算值;S设计标准荷载作用下,检测部位变形或内力的计算值;设计取用的动力系数。本次试验为鉴定性试验,荷载效率取值范围为0.81.05。(一)5X30m预应力混凝土连续箱梁桥(第二联)1、试验加载布置根据桥梁施工竣工图文件,采用桥梁分析计算软件,计算出在公路-1级荷
5、载作用下,边跨的最大弯矩位置截面的设计弯矩为8511AM加。考虑现场组织标准车队困难,采用弯矩等效原则,试验选用6台加载车辆(过磅称重见附件附表1),按图1试验载位进行加载,则在试验荷载作用下该桥边跨最大弯矩位置的试验弯矩为2748*3=8244kMm,试验荷载效率0.968,满足方法的要求。2、试验测点布置(1)挠度测点布置考虑该桥梁计算挠度很小,不超过5m,因此采用在桥下悬挂重物,采用百分表来观测挠度变化。对于跨径相等的多跨连续梁,依据方法要求,沿试验桥跨的边跨的跨中、两个L/4和支点的位置布置挠度测点,在挠度最大的跨中位置梁底布置3个测点,在次边跨跨中布置1个测点,共计8个测点,具体测点
6、布置见图20WIoe42O小7。135口:更Iag一45。一=455一,一895iI支承线支承线020570177501809注:第一级加载2辆车,车牌号为:02057,06420;第二级加载2辆车,车牌号为:01775,70135;第三级加载2辆车,车牌号为:01809,52231;图1第二联梁的载位1(边跨加载)车辆布置图桥中心线图2挠度观测的测点布置图(2)应力(应变)测点布置边跨弯矩最大位置截面(距边支点12m)应变测点布置沿两测腹板布置,设6个应变测点;此外,还在箱梁底板外测对称布置5个应变测点(见图3所示),应变测点共11个。试验时,在应变测点位置粘贴振弦应变计,采用振弦应变测试系
7、统观测结构在各级荷载作用下相应测点位置的应力(应变)变化及分布情况。图3(距边支点12m)截面应变测点布置图3、试验程序静载试验的加载试验的程序为:(1)将加载汽车过地磅称重后,排列于引桥上,距被测试桥跨20米以上。(2)正式加载前,三辆加载车辆并排缓慢地来回二次对全桥进行预压,然后非工作人员退场,待一切工作安排就绪,各试验量测仪表读数调零,进行第一次空载读数。(3)正式实施试验加载,分三级程序进行偏置对称加载,即2辆车一4辆车一6辆车。试验加载汽车布置的载位见图1。每级汽车荷载驶入指定的区域就位后,稳定I5分钟记录加载后开始试验观测第一次读数,间隔10分钟再记录加载的第二次读数,两次读数差均
8、小于前次读数增量的10%时,认为结构变形已趋稳定。此时所记录的数据为试验实测数据。本次试验从2005年8月27日晚上11:10开始至凌晨2:10结束,整个试验历时3个小时。试验按试验方案顺利完成,试验过程中未发生异常情况。在试验期间天气为晴朗,气温为29C左右,试验过程的气温变化很小,因此可以忽略温度对测量数据的影响。4、试验数据整理分析(1)挠度数据整理分析在试验荷载作用下实测挠度数据见表1。从表1中获得实测桥梁中心线上最大挠度位于跨中位置的3#测点,实测挠度为3.39mm,残余挠度为0.15mm。扣除支座压缩对跨中产生沉降0.28mm,实际跨中真实挠度测量值为3.1Imm(见表2),采用结
9、构有限元方法计算出该连续梁在试验荷载作用下边跨的跨中的理论挠度为4.03mm,实测挠度与理论挠度的比值为0.772,试验测量结果满足方法:CeCLSStat式中:al.O5,7=O.7要求。量测最大挠度与其残余挠度比值为0044,满足方法条件:W式中=0.2本试验采用偏心加载,实测的最大挠度6#测点与桥梁中心线3#测点比值为1.30,即为实测的偏心距增大系数。按桥梁工程修正偏心压力法计算的偏心距增大系数为1.30。实测值等于理论计算值,满足设计要求。连续梁边跨实测挠度(mm)表1编号初值一级二级三级卸载10-0.10-0.26-0.27-0.1720-0.72-1.55-2.34-0.1230
10、-1.07-2.19-3.39-0.1540-0.85-1.61-2.23-0.0750-0.06-0.17-0.29-0.1060-1.70-3.18-4.42-0.0570-0.51-1.17-2.12-0.01连续梁边跨实测真实挠度(扣除支座沉降)与理论计算挠度(mm表2编号初值第级第二级第三级理论值100.000.000.000.0020-0.63-1.32-2.07-2.9930-0.99-1.98-3.11-4.0340-0.77-1.42-1.94-2.91500.000.000.000.006O-1.62-2.97-4.14-5.247O-0.43-0.96-1.84-2.82
11、注:上述表中向下挠曲为负,向上翘曲为正。将表1实测挠度沿桥纵轴向绘制曲线如图4所示,图中显示各级荷载作用下,各测点每级荷载下挠度变化的规律明显。再将各测点的实测挠度与荷载弯矩的关系如图5所示,图中显示各测点挠度变化随弯矩的增大基本呈线性变化规律。这表明在荷载作用下,该桥跨结构处于弹性工作状态。实测真实挠度(见表2)与理论计算值的比较曲线如图6所示。从图中可见,实测挠度曲线与理论计算曲线基本一致,实测最大挠度接近理论计算挠度值。图5测点挠度与荷载弯矩关系图(Unn)据实测值一 -理论值图6实测真实挠度与理论值比较曲线图(2)应变数据整理分析在试验荷载作用下实测应变数据表3o从表3中获得实测最大应
12、变位于5#测点,实测应变为51.4H,残余应变为8.2U,箱梁底板5个测点的平均应变为40.7U0采用结构有限元方法计算出该连续梁在试验荷载作用下边跨的最大弯矩截面底板的理论平均应变为47.7,实测平均应变与理论应变的比值为0.853,试验测量结果满足方法:-e-,CtSStat式中:=l05,4=./要求。量测最大应变与其残余应变比值为0.159,满足方法条件:含式中=0.2本试验采用偏心加载,实测的偏载侧最大应变4#测点与箱梁底板5个测点的平均应变比值为1.26,即为实测的偏心距增大系数。按桥梁工程修正偏心压力法计算的偏心距增大系数为1.30。实测值小于理论计算值,满足设计要求。连续梁边跨
13、最大弯矩截面实测应变(微应变)表3编号初值一级二级三级理论值卸载10-0.42233.5098-4.2856-25.6-1.1147203.10004.464812.9918-11.02.9204309.718815.624928.411918.45.49854018.225731.993751.415747.78.2529506.877921.208940.196947.76.32426011.084724.188739.700747.75.5420707.505818.177636.370647.75.1062807.461317.358130.990147.75.2665901.9201
14、5.850312.291118.42.2509100-1.1517-0.4555-0.0659-11.01.0078110-5.3013-9.1518-13.7874-25.6-2.1347实测应变沿截面高度变化曲线如图7和图8所示,图中各级荷载作用下,实测应变沿截面高度的变化基本成直线,其相关系数均达到0.97。由此得知,该检测截面在各级荷载作用下,截面应变基本符合弹性理论平截面的假定,截面基本处于弹性工作状态。再将实测截面沿高度变化的最大应变与理论计算的应变比较如图9所示,从图中可见实测应变的规律接近理论计算应变,实测压应变均小于理论计算压应变。由于偏心加载该侧边按理论计算的平均拉应力偏小
15、,考虑偏心距增大系数计算的拉应变62H大于实测拉应变51.4uo该图中拉应变为正,压应变为负。6050O4O ) 3 U.(NO变 2应 O(5笆怩国建图7加载侧边实测应变与截面高度关系图(5包运B帽图8未加载侧边实测应变与截面高度关系图60图9实测应变与理论值比较曲线图(3)静载试验评价通过对检测数据分析和对理论计算数据的比较的结果表明:该桥在试验荷载作用下量测的控制截面的最大挠度、最大应变值均满足试验方法的要求,且实测残余变形小。实测偏心距增大系数满足设计要求。试验数据的曲线图反映出该桥工作性能良好,在试验荷载作用下处于弹性工作阶段。(二)2X30m+35m+2X30m预应力混凝土连续箱梁
16、(第一联)1、试验加载布置根据桥梁施工竣工图文件,采用桥梁分析计算软件,计算出在公路-1级荷载作用下,中跨跨中截面的设计弯矩为8665.4kN.m,支点截面的设计弯矩最大为-7139.3kN.m0考虑现场组织标准车队困难,采用弯矩等效原则,试验选用8台31OkN加载车辆(过磅称重见附件附表1),按图10的试验载位进行加载,则在试验荷载作用下该桥中跨的跨中和支点控制截面的试验弯矩和试验荷载效率见表4所示,满足方法的要求。试验弯矩(kN.m)和效率系数表4试验载位控制截面试验荷载效率系数1支点位置-1698*4=-67920.9512中跨跨中位置2200*4=88001.015注:第一级加载2辆车
17、,车牌号为:01775,06420;第二级加载2辆车,车牌号为:01809,02231;第三级加载4辆车,车牌号为:02057,70135,90343,52231;图10第一联梁的载位2(中跨加载)车辆布置图2、试验测点布置(1)挠度测点布置对于跨径不相等的连续梁,依据方法要求,沿试验桥跨的桥面中心线上的次中跨的跨中、中跨的支点、两个L/4和跨中布置挠度测点,并在挠度最大的跨中位置桥面布置5个测点,共计11个测点,具体测点布置见图11。IJIi及I45-in战桥中/找段我w*2?6Y寸9IOl1I1-I78-L图11挠度观测测点布置图(2)应力(应变)测点布置根据方法的规定,对于跨径不相等的多
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