105国道顺德段飞马路口跨线桥试验报告.docx
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1、佛山市105国道顺德路段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佛山市105国道顺德路段上,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+559O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2X30m+35m+2X30m为 第一联,5X30m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
2、:顶面宽19m,底面宽11.8m,梁高1.7m;翼缘板悬臂长度约为 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1m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
3、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;桥中心线支承线0177501809020570642002231 T-J701359034352231 TT支 承 线注:第一级加载2辆车,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
4、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。支承线友承线oLOt 一 ( 5 6 7-8支承线桥中心线*11支承线图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跨连续梁,设计控制截面有中 跨跨中截面和支点截面。每个检测截面应变测点布置沿两测腹板布置,设6个 应变测点;止匕外,还在箱梁底板外测对称布置5个应变测点(见图12和图13所示),应变测点共n个。图12跨中截面应变测点布置图4x285 = 1140图13距支点1. 5m截面应
5、变测点布置图试验时,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。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 车一8辆车。试验加载汽车布置的载位见图10。每级汽车荷载驶入指定的区域就位后,稳定15分钟记录加载后开始试验观 测第一次读数,间隔10
6、分钟再记录加载的第二次读数,两次读数差均小于前次 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28日凌晨2: 30开始至5: 30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29 C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5。从表5中获得实测最大挠度位于 跨中位置的6#测点,实测挠度为4.89mm,剩余挠度为0.31mm。扣除支座压缩 对跨中产生沉降0.29mm,实际跨中真实挠
7、度测量值为4.60mm (见表6),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跨中的理论挠度为 5.740mm,实测挠度与理论挠度的比值为0.801,试验测量结果满足方法:Sstat 式中:。= 195,6= 0.7要求。量测最大挠度与其剩余挠度比值为0.063,满足方法条件:江Ga 式中口 = 0.2本试验采用偏心加载,实测的边腹板上最大挠度(5#测点和6#测点间插值) 5.71mm与桥梁中心线6#测点比值为1.17,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1.22。实测值小于理论计算值, 满足设计要求。连续梁中跨实测挠度(mm)表5编号初值一
8、级二级三级卸载100.410.471.22-0.2720-0.06-0.18-0.34-0.1230-1.08-1.85-3.56-0.1940-2.19-4.90-6.580.1650-1.88-4.24-5.43-0.1660-1.31-2.59-4.89-0.3170-0.53-1.69-4.11-0.25800.30-0.12-2.68-0.1790-1.03-1.92-3.61-0.32100-0.07-0.17-0.24-0.121100.350.631.19-0.11连续梁中跨实测中心线真实挠度和理论计算挠度(mm)表6注:上述表中向下挠度为负,向上翘曲为正。编号初值第一级第二级
9、笫三级理论值100.470.651.561.75200.000.000.000.0030-1.02-1.67-3.25-4.0460-1.25-2.42-4.60-5.7490-0.96-1.75-3.34-4.041000.000.000.000.001100.420.801.431.75将实测挠度沿桥纵轴向绘制曲线如图15所示。从图中可见,各级荷载作用 下,各测点挠度变化有明显的规律。实测真实挠度(见表2)与理论计算值的比拟曲线如图16所示。从图中可 见,实测挠度曲线与理论计算曲线基本一致,实测真实挠度小于并接近理论计算挠度值。图15实测桥面中心线上挠度变化曲线图ii图16实测真实挠度与理
10、论计算值比拟曲线器(2)应变数据整理分析跨中截面应变在试验荷载作用下实测跨中截面应变数据见表7。从表7中获得实测最大 应变位于4#测点,实测应变为56.1 R e ,剩余应变为2.9R ,箱梁底板5个 测点的平均应变为46.2U o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50.6U ,实测平均应变与 理论应变的比值为0.913,试验测量结果满足方法:B a式中:。=1.05,=0.7要求。量测最大应变与其剩余应变比值为0.052,满足方法条件:力Ga 式中a =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
11、值为1.21,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1.22。实测值小于理论计算值,满足设计要求。中跨跨中截面实测应变(微应变)表7编号初值第一级第二级第三级理论值卸载10-7. 4233-11.8718-21.6598-27.3-2.8735202. 74733. 76733. 7112-1.3-6. 07413010.029018.765030. 843032.4-2. 80814017. 058633. 104656. 066650.60. 08885013.310028.528051.046050.6-3. 8989607. 847817, 9058
12、53.062850.6-2. 3459707. 335416. 233432.145450.65. 6044806. 189514.759636.351650.6-4. 9351903. 18269. 045431.897432.45.41061000. 13750. 07381.9221-1.3-2.4018110-3.4527-6.3719-11.8362-27.3-1.8792跨中截面实测应变沿截面高度变化曲线如图17和图18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,其相关系数均到达0.97以上。 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
13、的 假定,截面基本处于弹性工作状态。(IU)数帼回烂-40204060U.图17加载侧边跨中实测应变与截面高度关系图图18未加载侧边跨中实测应变与截面高度关系图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拟如图19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,考虑偏心距增大系数计 算的拉应变61.7口 大于实测拉应变56.1 U 。该图中拉应变为正,压应变为负。图19实测应变与理论值比拟曲线图支点截面应变在试验荷载作用下实测支点截面应变数据见表8o从附表8中获得对支点 截面加载实测最大应变位于10#测点,
14、实测应变为36.6口,剩余应变为4.5 Li ,箱梁底板5个测点的平均应变为27.1 U 。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34 H e , 实测平均应变与理论应变的比值为0.797,试验测量结果满足方法:9Sstat 式中:a = 1.。5,4=0.7要求。量测最大应变与其剩余应变比值为0.123,满足方法条件:导 式中a = 0.2,tot对于支点截面,由于受支座布置的影响,其截面应力分布比拟复杂,其偏 置荷载作用下的增大系数无成熟的计算理论,因此对此不做进一步评定分析。支点截面实测应变(微应变)表8编号初值一级二级三级理论值卸载101
15、.89523.91066. 107121.2-0. 689220-1.3134-4.7187-8.58790.8-1. 393530-2. 5047-6.6138-12.4055-8.2-2. 245440-8.1230-16.0788-26.6978-34.0-3. 876950-11.3828-23.2698-36.6028-34.0-4.466360-7. 2924-17.0453-27.9613-34.0-3. 038170-6. 0561-13.7650-25.0360-34.0-2.666580-8.0868-14.9596-21.0378-34.0-2.373290-2. 669
16、0-4.6946-7. 2701-8.2-2.5010100-0.3920-0.9028-1.63912.8-1. 59171101. 88113. 60795. 960721. 21. 5429实测应变沿截面高度变化曲线如图20和图21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,其相关系数均到达0.98。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拟如图22所示, 从图中可见实测应变的规律接近理论计算应变,实测拉应变和压应变均小于理论 计算拉应变和压应变。图中拉应变
17、为正,压应变为负。(3)静载试验评价通过对检测数据分析和对理论数据的比拟的结果说明:该桥在试验荷载作用 下量测的控制截面的最大挠度和最大应变值均接近理论计算值,截面平均挠度和-25-20-15-10-50510应变(口 )O 一 一 一 一 一 一 一3 - (UI)弱帼居展图21加载侧边跨中实测应变与截面高度关系图第一级第二级第三级R2 = 0. 9958r2 = 0. 9858r2 = 0. 9845014一0r111e-1-20-15-10-50应变(u )10图22未加载侧边跨中实测应变与截面高度关系图测点编号塞图22实测应变与理论值比拟曲线图平均应变值均低于理论计算值;试验检测结果均
18、满足方法的要求,且实测残 余变形小。实测桥梁的挠度与应变的分布曲线反映该桥工作性能良好,在试验荷 载作用下,该桥跨结构处于弹性工作状态,满足桥梁设计荷载的承载能力的要求。四、动载试验1、试验方法动载试验是采用一台重量约为305人N的汽车(称重见附件二的附表7),按 如下3种工况进行动载试验:(1)在桥面上,汽车分别以20碗,、30%加和40hn/?的行驶速度进行跑 车使桥梁产生受迫振动,量测桥梁的振幅。(2)在桥面上,汽车分别以20而2/、30人机2和40切1/%的行驶速度进行跑 车,在试验跨的跨中紧急刹车使桥梁产生受迫振动,量测桥梁的振幅。(3)试验跨的跨中位置,汽车从约15cm高的垫木上后
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