拱橋荷載偏載系數統計分析論文范文

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1試驗橋梁概況及測試方法

1.1試驗橋梁概況

一般來說，橋梁結構的偏載系數與橋梁行車道布置關系最為密切。目前國內建成的桁式組合拱橋行車道寬度有3種類型：用于縣道以下行車道寬7.0m的橋梁及用于2、3級公路行車道寬9.0m和12.0m的橋梁。為此，本次研究選擇了5座代表這3種行車道寬度的橋梁進行結構靜載試驗。5座試驗橋梁概況見表1。

1.2測試方法及測點布置

1.2.1測試方法及偏載系數計算靜載試驗在特定工況下(根據有限元模型確定)進行，采用BX120-80AA、BX120-3AA應變片，ZSY-16B3智能應變儀，YJ-26靜態電阻應變儀，量程0～30mm機電百分表，WILDNI002精密水準儀，JC-10讀數顯微鏡等試驗設備，對控制截面(上弦桿跨中截面，虎口處上弦、下弦，實腹段截面，雙豎桿中間截面）進行應變檢測，靜載試驗按荷載等效原則進行布載。本文將桁式組合拱橋活載偏載系數定義為：平面分析中，當活載偏載下箱梁畸變產生的正應力不能計算時需要考慮的增大系數，其大小為偏載正應力與正載正應力的比值。桁式組合拱橋的偏載系數計算公式如下：

1.2.2試驗控制截面為充分掌握主拱、上弦桁架在偏載作用下的橫向受力狀況，通過偏載試驗實測數據進行統計分析，得出桁式組合拱橋的偏載系數分布規律。文獻[4-8]根據結構特點并結合荷載試驗應力測試要求，就試驗控制截面選擇提出了建議，具體為：主跨實腹段跨中設1個控制截面，主跨空實腹交界處附近上下弦設1個控制截面，主跨上弦桿設2個控制截面，主跨下弦桿設2個控制截面作為試驗控制截面。以貴陽至黃果樹汽車專用公路花魚洞大橋為例，結合該橋橋跨、上下弦箱體橫斷面，介紹試驗測試控制截面的縱橋向位置選擇及其橫橋向應變粘貼位置。縱橋向試驗控制截面布置見圖1，截面橫向應變測點布置位置見圖2。

2加載試驗及其結果分析

2.1靜力試驗內容及加載工況本文靜力試驗內容主要包括控制截面應變（應力）檢測。試驗檢測主要包括相應控制截面的正載、偏載工況測試，具體見表2。

2.2檢測結果分析采用應變片和應變檢測儀進行檢測。根據材料彈性模量理論值換算主要控制測點的應力，并將其與理論計算應力進行比較。限于篇幅，本文未列出5座橋梁檢測截面的測試數值，僅列出了其實測偏載系數，見表3。從表3可以看出，車行道寬度為7.0m時，兩河口大橋、斯拉河大橋、劍河大橋以及西溪干溝橋（小偏心加載時）偏載系數范圍為1.04～1.32，均值為1.08～1.20；車行道寬度為9.0m時，花漁洞大橋偏載系數范圍為1.07～1.29，均值為1.21；車行道寬度為12.0m時，西溪干溝橋（大偏心加載偏載）系數范圍為1.20～1.61，均值為1.41。由此可知，橋梁的偏載系數是存在的，且與橋梁的行車道寬度存在著明顯的關系。既有橋梁在設計時，前期設計的橋梁未考慮其影響，后期設計的橋梁雖然考慮了其影響并采用1.15的偏載系數，但未充分考慮到橋梁寬度不同的情況，與設計建設的預期是不一致的。

3結論

本文根據5座桁式組合拱橋的靜力荷載試驗，利用有關偏載加載工況測試數據，對桁式組合拱橋的荷載偏載系數規律、特點進行了分析和總結，并得出如下結論。1）役桁式組合拱橋中，先期建設的橋梁未考慮活載偏載效應，后期建設的部分橋梁參照箱型截面梁橋考慮了活載偏載效應影響。試驗檢測證明：桁式組合拱橋的偏載效應是存在的，且與設計、建設之初的預期不一致。2）荷載試驗表明：桁式組合拱橋偏載效應與橋梁寬度關系明顯。大致規律是：車行道寬度7.0m時，偏載系數范圍為1.04～1.32，均值為1.08～1.20；車行道寬度9.0m時，偏載系數范圍為1.07～1.29，均值為1.21；車行道寬度12.0m時，偏載系數范圍為1.20～1.61，均值為1.41。3）該類橋梁結構在進行新橋設計或舊橋加固設計時，有條件的情況下建議采用三維模型進行結構計算，從而可考慮空間影響。如果采用平面桿系模型進行主橋的縱橋向內應力及變形計算，則應考慮橋梁偏載效應影響并計入偏載系數。基于實測結果，當行車道寬度為7.0m時，可取偏載系數為1.2；當行車道寬度為9.0m時，可取偏載系數為1.3；當行車道寬度為12.0m時，可取偏載系數為1.4。

作者：杜鑌唐志單位：貴州省交通規劃勘察設計研究院股份有限公司山地交通災害防治技術國家地方聯合工程實驗室