钢-混凝土组合箱梁桥荷载试验研究

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1、第32卷第3期华北水利水电学院学报Vo1．32No．32011年6月JournalofNorthChinaInstituteofWaterConservancyandHydroelectricPowerJun．20ll文章编号：1002—5634(2011)03—0025—03钢一混凝土组合箱梁桥荷载试验研究王笃波，李永芳，王智勇(1．华北水利水电学院，河南郑州450011；2．黄河水利委员会工程建设管理中心，河南郑州450003；3．河南省交通规划勘察设计院有限责任公司，河南郑州450052)摘要：为研究跨度为30m+44m+30m一联的某钢一

2、混凝土组合箱梁桥的整体受力性能，对该桥进行了静、动载试验，并根据试验和理论计算结果对其承载能力及工作性能进行了评价．试验和理论计算结果表明：该桥在静载作用下的控制截面的应力和变形满足设计要求，在动载作用下的自振频率和冲击系数与理论分析计算结果基本一致．关键词：组合箱梁；试验；力学性能；静动载桥梁结构荷载试验是对桥梁结构直接加载测试有限元模型如图1所示．的一项科学试验，一般分为静载试验与动载试验¨．试验中分别将静、动荷载作用在桥梁结构的指定位置，然后测试结构的静应力、静应变、自振频率、阻尼和冲击系数等．通过比较荷载试验与分析计算的结果，既可发现和查

3、找桥梁病害产生的原因，又可验证理论分析的正确性．笔者以河南省漯河至平顶山高速公路上甘刘立交桥为例进行荷载试验，并结合整桥的空间有限元模型研究了该桥在圈1桥梁的局部模型正常使用荷载作用下的整体受力性能．1工程概况3试验概况3．1试验测试内容及主要仪器甘刘立交桥是一座三跨连续箱型梁桥．该桥上试验主要测试桥梁在车载作用下的应变、挠度部结构为30m+44m+30m的钢一混凝土组合连和整体动力特性(自振频率、阻尼比和冲击系数)．续箱梁桥，桥宽17．5m，梁体高1．4m，由3箱单室组成，斜角20。，下部结构为柱式墩台，桩基础．设计应变采用振弦式表面应变计进行

4、测量，仪器测试范围为(一1000—15)8，精度为0．48；结构挠度测荷载为汽车一超20级，挂车一120．量采用数码位移计进行测试，量程为100mm，在量2有限元计算模型程内的精度为0．001mm；对于桥梁的动力特性，先在计算模型中，混凝土板采用solid45实体单元采用压电式加速度传感器在现场测得桥面振动加速模拟，钢梁采用shell63壳单元模拟，横隔板采用梁度，再通过积分运算求得桥面振动速度、振动位移的相应数值．单元beam4模拟．钢梁翼缘板单元与混凝土单元在节点上通过约束方程连接，约束条件为共同变形，即3．2荷载试验测点布置不考虑钢与混凝土

5、的滑移效应．在此基础上建立的a．应变测试截面及测点．将桥跨结构在正常使收稿日期：2011—02—11作者简介：王笃波(1979一)，男，江苏连云港人，讲师，硕士，主要从事土木工程方面的研究26华北水利水电学院学报2011年6月用荷载下内力最不利的截面作为试验的测试截面：(L／2截面)的最不利位置布载，横桥向对称布载．边跨13m处截面(边跨正弯矩最不利截面)、中支b．动载试验工况．在试验过程中，为测试桥梁结点截面(测试截面选在变截面处，即边跨侧距支撑构的动力特性，进行了重车跑车试验、重车刹车试线1m处)、中跨／,／2截面，共计62个应变测点．验，为

6、测定车速对桥梁的冲击系数，采用多个试验速b．挠度测试截面及测点．挠度测试截面为边跨度档，跑车试验的试验速度分别为30，40，50，的桥台和桥墩支座处，边跨13m截面和中跨跨中截60km／h．荷载试验工况1：刹车，试验2次；工况2：面．每个支座处安装1个挠度计，每个测试截面在箱跑车，速段为3O，40，50，60km／h．梁底部安装2个挠度计，共计l8个挠度测点．4试验成果分析c．动载试验测点．动载试验在中跨跨中和边跨跨中一侧各布置2个加速度传感器，共4个测点．4．1静载试验成果分析3．3试验工况结构的挠度(或变形)可以直接反应结构的刚a．静载试验工

7、况．据该桥的结构特点和计算结度特性，消除墩台变形后工况1，2的测试结果列于果，试验共分6种试验工况．其中工况1，2，3分为三表1和表2．根据计算结果和分级加载的试验数据级加载，工况4，5，6分别为工况1，2，3的偏载工况．得荷载一挠度曲线如图2所示．同时，做出工况2情为了研究该结构的受力特性，这里不失一般性地仅况下中跨跨中截面的应变沿高度的分布曲线，如图列出前2种工况．工况1：中支点负弯矩最不利位置3所示．布载，横桥向对称布载；工况2：顺桥向中跨正弯矩表1挠度试验结果与计算结果对比mm恒辍图2工况2中跨跨中截面底板荷载一挠度曲线图3工况2中跨跨中

8、截面应变沿高度分布曲线第32卷第3期王笃波，等：钢一混凝土组合箱梁桥荷载试验研究27从表1—2和图2—3可以看出挠度校验系数为明了抗剪连