钢筋混凝土双曲拱桥的静载试验分析.pdf

第 3 9卷第 3期 2 0 1 3年 6月 四川建筑科学研究 S i e h u a n B u i l d i n g S c i e n c e 5 9 钢筋混凝土双曲拱桥的静载试验分析 李兴顺， 杨玉军 ( 陕西省建筑职工大学 ， 陕西 西安7 1 0 0 6 8 ) 摘要： 以东方大桥的现场静载试验为例， 介绍了静载试验的试验内容、 测点布置、 静载试验规则及终止加载条件、 试验方法 ， 对桥梁静载试验结果做了分析， 为桥梁进一步的检测与评估提供了技术参考。 关键词 ： 双曲拱桥； 荷载 ； 静载试验 中图分类号： T U 3 7 5 文献标志码： B 文章编号： 1 0 0 8 1 9 3 3 ( 2 0 1 3 ) 0 3 0 5 9 0 2 0 引 言 据统计， 我国在 2 O 世纪6 O年代中期到 8 O年代 中期共建双曲拱桥约 4 0 0 0座 ， 占同期全国公路桥梁 总数的 2 5 左右。由于我 国交通运输业 的不断发 展 ， 特别是加重车辆迅速增多， 这些双曲拱桥逐渐出 现了不同程度和不 同类型的病 害 ， 有的甚至达到危 害行车安全的程度 。 1 工程概 况 东方 大 桥 上 部 结 构 为 双 曲拱 桥 ， 桥 梁 全 长 1 3 6 3 m， 净跨径为 9 0 m。桥梁全宽 8 0 m， 横向布 置为 0 5 m( 人行道 )+ 7 0 m( 车行道 )+ 0 5 i n ( 人 行道) 。下部 结构 为重力 式墩 台。拱轴 线 为悬链 线， 荷载等级为汽车 一1 3级、 拖 一 6 0 ， 于 1 9 7 6年建 成通车。 2 静载试验的内容 本次静载试验主要包括 以下加载试验项 目： 1 ) 检验 1 8 L截面 AA最不利负弯矩效应 ； ( 2 ) 检验 1 4 L 截面 B B最不利正弯矩效应； 3 ) 检验拱顶截面c c最不利正弯矩效应和最 大挠度 ； 4 ) 检验 3 4 L截面 DD最不利正弯矩效应 ； 5 ) 检验 7 8 L 截面 E E在最不利负弯矩效应。 3 测试 断面 和测点布置 图 l 应变测试 断面 1 )应变测试测点布置 各断面测点布置如图2所示。 ( a )1 S L、1 1 4 L、3 4 L 、7 8 L 截面测点布置 ( b ) 1 2 L截面( A- A和B- s) JJ 点布置 注： 图中“ 一” 表示应变测点。 图2 应变测点布置 2 ) 挠度测试 挠度测点布置在主跨桥面位置， 如图3所示。 ( a ) 立面示意 ( b ) 截面测点布置 图 3 挠度测点布置 选择9 0 m 跨拱桥实 施静载试验。 各测试断面4 静载试验规则及终止加载条件 具体位置如图 1 所示 。 收稿 日期： 2 0 1 1 1 2 - 0 8 作者简介： 李兴顺 ( 1 9 6 3一) ， 男， 陕西西安人 ， 讲师。 司法鉴定工程 师。 造价工程师， 主要从事建筑工程技术教学及理论研究工作。 E m a i l ： b z 8 9 5 3 1 1 2 6 c o rn 1 ) 静力试验原则上应选择在气温变化不大于 2 和结构温度趋 于稳定的时间问隔内进行 ， 本桥选 择在气温差异不大的白天进行。正式加载前， 用试 验最大加载量 2 0 一 3 0 的荷载对试验孔跨中截 面进行预加载， 检验测试组织及仪表是否处于正常 6 0 四川建筑科学研究 第 3 9卷 工作状态 。 2 ) 静力荷载持续时间， 主要取决于结构变位达 到相对稳定的时间， 只有结构变位达到相对稳定 ， 才 能进入下一级荷 载试验 阶段。同一级荷载 内， 当结 构在最后 5分钟 内的变位增量小于前一个 5分钟增 量的 5 或小 于所用测量仪器 的最小分辨率值 时， 即认为结构变位达到相对稳定 。 3 ) 全部测点在加载开始前均应进行零级 荷载 的读数， 以后每级加载或卸载后应立即读数一次， 并 在结构变位达到相对稳定后 ， 进入下一级荷载前 ， 再 读数一次。 4 ) 终止加载试验条件。结构控 制截 面的变位 ， 应力( 或应变) 在未加到最大试验荷载前 ， 提前达到 或超过理论计算值 ， 或控制截面产生裂缝且 裂缝扩 展迅速 ， 应立即终止加载。 5加载方式与分级加载 为了获取结构试验荷载与变位的相关曲线， 防 止结构加载意外损伤， 就某一加载试验项 目， 其静力 试验荷载分成三级加载， 分两到三级卸零。本次荷 载试验加载方式为单次满载或逐级递加 到最大荷 载 ， 然后两次卸至零荷载。 静力试验荷载 的加载分级 ， 主要依据加载车辆 在某一加载试验项 目对应的加载控制截面 内力或变 位影响线内纵桥向位置的不同以及加载车辆数量的 多少 ， 而分成试验控制荷载产生 的该加载试验项 目 对应的加载控制截面内力或变位的最不利效应计算 值的约 7 0 、 1 0 0 。 6 静载试验效率与结构检算 本次静载试验为基本荷载试验 。静力试验荷载 拟采用 2辆且每辆重约 2 8吨的三轴载重汽车充当 ， 就某一加载试验项 目而言 ， 其所需加载车辆 的数量 ， 将根据设计标准活荷载产生的该加载试验项 目对应 的控制截面内力或变位等的最不利效应值， 按下式 所确定的原则等效换算而得( 表 1 ) 。 0 8 5 卵 = 堕 1 O 5 1 + 式中 卵 静力试验荷载效率； s 试验荷载作用下， 某一加载试验项 目 对应的控制截面内力或变位等的最 大计算效应值； S 设计标准活载不计冲击荷载作用时 产生 的该加载试验项 目对应 的控制 截面内力或变位等的最不利计算效 应值 ； ( 1+ ) 设计计算取用的冲击系数。 表 1 静力加载试验计算值及荷载效率 臻 项 目 1 基 。 载 用 下 最一 2 0 5 3 2 1 9 1 7 6 0 9 3 k N 不 利 负 弯 矩 效 应( m ) 。 2 要 偏 载 用 下 最 不 I 2 0 5 1 l 0 3 6 8 o 8 6 k N 。利 正 弯 矩 效 应( m ) 3擘 宴 辇 耍 c 在 偏 载 作 用 下 最 大6 3 5 0 0 5 4 1 6 4 o 8 5 正 弯 矩 效 应ra m 4 载 用 下 最1 2 0 5 1 1 0 4 4 2 0 8 6k N 不利正弯矩效 ( m) 5 偏 载 用下 最不 一 2 0 5 3 2 2 0 6 o 0 1 0 0 利负弯矩效应 ( k N m) 。 “ 挠 度 “ + 鬲 I ， “ 一 写 聂 磊 了 _ 再 压为“一” ； 2 诗 计 荷 盏 等 细 汽 空 一1 3缎 插 一6 0 该桥计算采用桥梁博士专用程序进行 ， 并采用 通用有限元软件 A N S Y S建立空间模型复核。 本次静载试验经过优化合并后， 确定的加载工 况为 5个。各工况检算结果如下 。 工况 l为检验 l 1 8 L截面 A A最不利负弯矩效 应测试， 各级试验荷载作用下， 实测 l 1 8 L截面的混 凝土应变校验系数在 0 4 9 0 9 2之间 ， 有一处校验 系数超出鉴定方法常值范畴 0 4 ， 0 8 ， 卸载后的 相对残余应 变在 0 0 o 一1 7 3 9 之间 ， 满足鉴定 方法中不大于 2 0 的规定 。 工况 2为检验 1 4 L截面 B B最不利正弯矩效 应的加载试验测试 ， 各级试验荷载作用下， 实测 l 4 L截 面的混凝 土应变校 验系数在 0 7 40 8 9之 间， 三处应 变校验系 数不满 足鉴定 方法常 值范 畴 0 4 ， 0 8 ， 卸载后的相对残余应变在 0 0 0 1 8 9 7 之间， 满足鉴定方法中不大于 2 0 的规定。 工况 3为拱顶截面 C C在偏载作用下最不利正 弯矩效应测试 ， 各级试验荷载作用下 ， 实测拱顶截面 的混凝土应变校验系数在 0 4 1 0 8 0之间 ， 满足鉴 定方法常值范畴 0 4 ， 0 8 ， 卸载后 的相对残余应 变在 2 1 3 1 2 1 2 之 间， 满足 鉴定方法 中不 大 于 2 0 的规定。实 测拱顶截 面的挠 度校验系数在 0 4 3 0 9 6之间 ， 有一处挠度不满足鉴定方法常值 范畴 0 5 ， 0 9 ， 卸载后的相对残余应变在 1 1 5 3 4 2 之间 ， 满足 鉴定方 法 中不大 于 2 0 的规 定。 工况 4为 3 4 L截面 D D在偏载作用下最不利 正弯矩效应的加载试验测试 ， 各级试验荷载作用下 ， 实狈 4 跨 中截面的 昆 凝土应变校验系数在 0 5 2 0 9 0之间， 有一处不满 足鉴定方法常值范畴 0 4， 0 8 ， 卸载后 的相对残余应 变在0 0 0 一 2 3 8 1 ( 下转第 9 9页) 2 0 1 3 N o 3 何林 ， 等： 成都某深基坑支护安全性及其对上部近邻房屋主体结构安全性影响的评估及思考 9 9 4 工 程 基坑 安全 性 及 其 基坑 施 工对 既有房屋结构安全性影响的评估结果 综上所述 ， 该基坑支护设计未严格按工程地勘 报告相应参数取值设计， 所选用设计参数值偏于不 安全， 且经验算复核证实， 该基坑支护设计不满足规 范要求； 检查证实， 其近邻既有房屋出现地基变形类 裂缝 ， 且经变形观测证实 ， 该基坑护壁变形及邻近部 分房屋的沉降均有所发展， 加之近邻 c区房屋的新 建基坑部分区段内的土体尚未开挖至基底设计标 高， 因此， 经综合分析判断， 该基坑存在安全隐患， 并 给其上部近邻房屋结构的安全性留下了隐患。 5结语及 思考 鉴于基坑的安全性不满足规范要求并给其上部 近邻的既有房屋主体结构的安全性留下了隐患， 故 须及时采取相关措施进行处置 ； 同时 ， 未予处置前 ， 对上述尚未开挖至设计标高段基坑内的土体在未经 基坑加固处理前 ， 不得继续开挖。 在加强监测确保安全的前提下 ， 应严格按规范 重新验算基坑支护结构设计 ， 并根据监测及验算结 果采取相关措施进行整改完善后 ， 方可继续施工。 几点思考如下 ： 1 ) 基坑支护设计应严格按工程地勘报告取值， 同时应严格执行国务院 建设工程质量管理条例 相关要求， 严格按勘察成果文件进行相关参数取值 及工程设计， 不应擅 自 凭经验自作主张； 2 ) 基坑降水、 支护结构施工及土方开挖前， 应 深入了解周边环境 、 市政管网及地质条件 ， 应 了解基 坑上部近邻建筑物的初始状况( 外观、 裂缝、 变形以 及整体垂直度等) ， 并对其邻近上部房屋进行相关 排查鉴定 ， 避免事后纷争或有助于事后纷争在客观 及实事求是的基础上得到解决 ； 3 ) 基坑支护结构施工过程中， 应将其基坑上部 房屋与基坑一起纳入变形观测体系。 参 考 文 献 ： 1 G B 5 0 0 0 7 -2 0 1 1建筑地基基础设计规范 s 2 J G J 1 2 0 -2 0 1 2建筑基坑支护技术规程 s 3 C E C S 9 6 ： 9 7基坑土钉支护技术规程 s 4 G B 5 0 2 9 2 -1 9 9 9民用建筑可靠性鉴定标准 s 5 中华人民共和国国务院令第 2 7 9 号 建设工程质量管理条例 S ( 上接第 6 o页) 之间 ， 一处残余应变不满足鉴定方法中不大于 2 0 的规定。 工况 5为 7 8 L截 面 E E在偏载作用下最不利 负弯矩效应的加载试验测试 ， 各级试验荷载作用下 ， 实测跨中截面的混凝土应变校验系数在 0 5 6 0 8 4 之间， 有一处不满足鉴定方法常值范畴 0 4 ， 0 8 ， 卸载后的相对残余应变在 0 o o 1 5 3 8 之间 ， 残余应 变满 足鉴定方 法 中不 大于 2 0 的规 定。 7荷载试验小结 通过对现场试验现象、 试验数据以及试验结果 的分析， 并与理论计算值进行比较， 可得到如下结 论 。 1 ) 本次试 验的静力荷载试 验效率介 于 0 8 5 1 0 0 ， 试验荷载在结构控制截面产生的最大内力效 应和变位效应， 能够反映理论计算活载作用下同一 截面最不利内力效应和变位效应， 满足 公路旧桥 承载能力鉴定方法 的有关要求。 2 ) 各测试断面应变测点 、 挠度测点校验系数表 明， 其结构承载能力若按原设计 荷载汽车 一1 3级 、 拖 一 6 o的要求进行评价， 其安全储备已不足。 参 考 文 献 ： 1 J T G H I 1 2 o o 4公路桥涵养护规范这 S 2 中华人民共和国交通部 公路旧桥承载能力鉴定方法( 试行) S 北京： 人民交通出版社， 1 9 8 8 3 张美珍 桥梁工程检测技术 M 北京： 人民交通 出版社， 2 O 0 7 4 宋一凡 公路桥梁荷载试验与结构评定 M 北京： 人民交通 出版社 。 2 0 0 2 5 刘 自明 桥梁工程检测手册 M 北京： 人 民交通 出版社。 2 0 o 2 6 张劲泉 公路旧桥承载力评定工程实例 M 北京： 人民交通 出版社 ， 2 o o 7 7 李黎明 A N S Y S 有限元分析实用教程 M 北京： 清华大学出 版社。 2 0 0 5