拱桥荷载偏载系数统计分析论文范文

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1试验桥梁概况及测试方法

1.1试验桥梁概况

一般来说，桥梁结构的偏载系数与桥梁行车道布置关系最为密切。目前国内建成的桁式组合拱桥行车道宽度有3种类型：用于县道以下行车道宽7.0m的桥梁及用于2、3级公路行车道宽9.0m和12.0m的桥梁。为此，本次研究选择了5座代表这3种行车道宽度的桥梁进行结构静载试验。5座试验桥梁概况见表1。

1.2测试方法及测点布置

1.2.1测试方法及偏载系数计算静载试验在特定工况下(根据有限元模型确定)进行，采用BX120-80AA、BX120-3AA应变片，ZSY-16B3智能应变仪，YJ-26静态电阻应变仪，量程0～30mm机电百分表，WILDNI002精密水准仪，JC-10读数显微镜等试验设备，对控制截面(上弦杆跨中截面，虎口处上弦、下弦，实腹段截面，双竖杆中间截面）进行应变检测，静载试验按荷载等效原则进行布载。本文将桁式组合拱桥活载偏载系数定义为：平面分析中，当活载偏载下箱梁畸变产生的正应力不能计算时需要考虑的增大系数，其大小为偏载正应力与正载正应力的比值。桁式组合拱桥的偏载系数计算公式如下：

1.2.2试验控制截面为充分掌握主拱、上弦桁架在偏载作用下的横向受力状况，通过偏载试验实测数据进行统计分析，得出桁式组合拱桥的偏载系数分布规律。文献[4-8]根据结构特点并结合荷载试验应力测试要求，就试验控制截面选择提出了建议，具体为：主跨实腹段跨中设1个控制截面，主跨空实腹交界处附近上下弦设1个控制截面，主跨上弦杆设2个控制截面，主跨下弦杆设2个控制截面作为试验控制截面。以贵阳至黄果树汽车专用公路花鱼洞大桥为例，结合该桥桥跨、上下弦箱体横断面，介绍试验测试控制截面的纵桥向位置选择及其横桥向应变粘贴位置。纵桥向试验控制截面布置见图1，截面横向应变测点布置位置见图2。

2加载试验及其结果分析

2.1静力试验内容及加载工况本文静力试验内容主要包括控制截面应变（应力）检测。试验检测主要包括相应控制截面的正载、偏载工况测试，具体见表2。

2.2检测结果分析采用应变片和应变检测仪进行检测。根据材料弹性模量理论值换算主要控制测点的应力，并将其与理论计算应力进行比较。限于篇幅，本文未列出5座桥梁检测截面的测试数值，仅列出了其实测偏载系数，见表3。从表3可以看出，车行道宽度为7.0m时，两河口大桥、斯拉河大桥、剑河大桥以及西溪干沟桥（小偏心加载时）偏载系数范围为1.04～1.32，均值为1.08～1.20；车行道宽度为9.0m时，花渔洞大桥偏载系数范围为1.07～1.29，均值为1.21；车行道宽度为12.0m时，西溪干沟桥（大偏心加载偏载）系数范围为1.20～1.61，均值为1.41。由此可知，桥梁的偏载系数是存在的，且与桥梁的行车道宽度存在着明显的关系。既有桥梁在设计时，前期设计的桥梁未考虑其影响，后期设计的桥梁虽然考虑了其影响并采用1.15的偏载系数，但未充分考虑到桥梁宽度不同的情况，与设计建设的预期是不一致的。

3结论

本文根据5座桁式组合拱桥的静力荷载试验，利用有关偏载加载工况测试数据，对桁式组合拱桥的荷载偏载系数规律、特点进行了分析和总结，并得出如下结论。1）役桁式组合拱桥中，先期建设的桥梁未考虑活载偏载效应，后期建设的部分桥梁参照箱型截面梁桥考虑了活载偏载效应影响。试验检测证明：桁式组合拱桥的偏载效应是存在的，且与设计、建设之初的预期不一致。2）荷载试验表明：桁式组合拱桥偏载效应与桥梁宽度关系明显。大致规律是：车行道宽度7.0m时，偏载系数范围为1.04～1.32，均值为1.08～1.20；车行道宽度9.0m时，偏载系数范围为1.07～1.29，均值为1.21；车行道宽度12.0m时，偏载系数范围为1.20～1.61，均值为1.41。3）该类桥梁结构在进行新桥设计或旧桥加固设计时，有条件的情况下建议采用三维模型进行结构计算，从而可考虑空间影响。如果采用平面杆系模型进行主桥的纵桥向内应力及变形计算，则应考虑桥梁偏载效应影响并计入偏载系数。基于实测结果，当行车道宽度为7.0m时，可取偏载系数为1.2；当行车道宽度为9.0m时，可取偏载系数为1.3；当行车道宽度为12.0m时，可取偏载系数为1.4。

作者：杜镔唐志单位：贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司山地交通灾害防治技术国家地方联合工程实验室