预应力混凝土连续箱梁桥静、动载试验研究

研究探索　－　莓　匿量　％｜荔ｌ　ｆ　预应力混凝土连续箱梁桥静、动载试验研究　崔瑞芳　（Ｈ‘肃省建设厅）　【摘要】４＼艾ｊｌｌ１过对连续箱　梁桥拄　俄Ｉ…ｆ１Ｉ　化　的应力和变形观测，得到ｒ桥梁实际心力分布和变形情况　通　过动载试验．徘州Ｊ　结构的频率等参数　结　太叫，浪桥理论分析和设计计算方法口ｆ靠，施｝：质＿ｆｊ｝优良，桥梁刚度和承载能　ｎ满过’婪求　【关键词】连续箱梁桥静载试验动载试验挠度频率　Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ｓｔａｔｉｃ　ｌｏａｄ　ａｎｄ　ｌｉｖｅ　ｌｏａｄ　ｏｆ　ｐｒｅ—ｓｔｒｅｓｓｅｄ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　ｂｏｘ　ｂｅａｍ　ｂｒｉｄｇｅ　ＣＵＩ　Ｒｕｉ一｛ｏｎｇ　（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　。ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，Ｇａｍｕ　Ｐｒ（ｗｉｎｃｅ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ　ｓｉｔｕａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｏｆ　ｒｅａｌ　ｓｔｒｅｓｓ　ａｎｄ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｂｒｉｄｇｅ　ｂｅａｍ　ｗｅｒｅ　ｏｂｔａｉｎｅｄ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｃｒｏｓｓ－ｓｅｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｓｔｒｅｓｓ　ｉｎ　ｔｙｐｉｃａｌ　ｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　ｂｏｘ　ｂｒｉｄｇｅ　ｂｅａｍ．Ｔｈｅ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｏｆ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ．ｅｔｃ．ｗｅｒｅ　ｔａｋｅｎ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｔｅｓｔ　ｏｆ　ｌｉｖｅ　ｌｏａｄ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　ｄｅｓｉｇｎ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ａｒｅ　ｒｅｌｉａｂｌｅ．ｑｕａｌｉｙ　ｏｆ　ｃｏｎｓｔｔｕｃｔｉｒｏｎ　ｉｓ　ｗｅｌｌ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ　ａｎｄ　ｌｏａｄ　ｃａｐａｃｉｔｙ　ｏｆ　ｂｒｉｄｇｅ　ｂｅａｍ　ｆｕｌｉｆｌｌ　ｔｈｅ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ　ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　ｂｏｘ　ｂｅａｍ　ｂｒｉｄｇｅ，ｓｔ　ａｔｉｃ　ｌｏａｄ　ｔｅｓｔ，ｌｉｖｅ　ｌｏａｄ　ｔｅｓｔ，ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ．ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　预应力连续箱梁桥南于具有变形小、抗扭刚　累重要的技术资料，依据有关规范及规程对该桥　梁Ｔ程进行动、静荷载试验。通过对桥梁结构典　型部位在动、静载作用下的应力、变形及裂纹状　态的观测、记录和理论对比分析，达到如下目的：　①测试桥梁Ｔ程的实际受力表现；②检验桥梁Ｔ程　的整体受力性能；③评ｆ＾、鉴定桥梁Ｔ程的实际承　度大、受力性能合坪、行车平稳舒适、仲缩缝小、　养护简单、抗震能力强、较好的抗风稳定性以及　便于布置箭线等优点，在桥梁结构特别是在城市　交桥和大跨度桥梁中得到广泛应用。　ｌ　工程背景　某新建桥梁位于黄河下游主河槽，桥梁　河　流交角ｌ　５５。，设置独柱墩，平面位于Ｒ＝５００ｍ的　载能力；④为Ｔ程竣Ｔ验收提供现场实测依据。　测试的主要内容包括：①桥梁典型截面在静　荷载作用下的挠度、应力以及主要构件受力状　况；②桥梁的自振特性；③在各种车速和列车紧　网曲线及缓和曲线ｌ：，跨径组合２４＋２８＋２８＋２４ｍ，　结构形式为预心　Ｊ混凝土连续箱梁，桥梁截面形　式为　箱舣　．　桥梁宽度：０．５＋净ｌｌ，０＋０．５＝ｌ２ｍ；　急制动时桥梁主要测点的振幅、冲击系数等。　３试验方案　（１）测试截面的选择　波汁荷哉：汽一２０，验算荷城：挂一ｌ００。　２静、动载试验的目的及内容　从如下四方面评估桥梁构件在竖向荷载作用　为ｒ埘桥梁的设计及施Ｉ　质毓和行　性能做　下的结构行为：①抗弯能力；②抗剪能力；③变形　能力；④裂纹分布及状态。采用桥梁分析专用程　科学　估，为桥梁『　程验收及开通提供日Ｊ靠依　，为今后发个运营提供必要的技术参数，为更　序和结构分析通用程序，计算桥跨结构在设计活　载作用下的内力　变形，确定产生最大内力（弯　杂的桥梁结十勾的静力和动力性能、刚度评定积　工程质量２００６．Ｎｏ　９　维普资讯 http://www.cqvip.com

■ｆ＿　研究探索　：　＿　．　．Ｓ＜　投ｌ　…　矩）的截面和最大变形位置为边跨Ａ．Ａ截面、Ｂ．Ｂ　截面和Ｃ．Ｃ截面处，如图ｌ所示。　醚　图１测试截面位置示意图　（２）测点的布置　①静态应变测点布置：在Ａ．Ａ截面和Ｂ．Ｂ截　面分别布置９个应变测点，Ｃ．Ｃ截面布置４个应　变测点，共计２２个应变片。　②静态挠度测点布置：在Ａ．艏　Ａ截面和Ｂ．Ｂ截　面处各布设３个位移测点，总计共６个位移测点。　③动态应变测点布置：在Ａ．Ａ截面处布设２　个动应变测点。　④动态挠度测点布置：在Ａ．Ａ截面和Ｂ．Ｂ截面　处分别布设１个动位移测点，总计２个动位移测点。　⑤振动测点布置：在边跨Ｂ．Ｂ截面处桥面上　布设６个振动器（其中：２个竖向、２个顺桥向、２　个横桥向）。　测点布置位置如图２和图３所示。　ＡＷ－１　ＡＷ－２（＾０　１）　ＡＷ－３　图２　Ａ．Ａ（Ｂ．Ｂ）截面测点布置图　图３　Ｃ－Ｃ截面测点布置图　（３）试验荷载的确定　根据计算分析以及《大跨径混凝土桥梁的试　验方法》的建议，选用４辆３５０ｋＮ的车辆进行加　载，静载试验效率系数在０．８～１．０５之间。不同检　测截面处各箱梁的不同最大反应，对应于不同的　荷载布置方式，根据试验荷载的等效并从提高试　验测试ｌ　作的效率考虑，按五种加载Ｔ况进行桥　梁结构的静载试验，荷载布置如网４～冈８所示。　ｌ０００　脚３５０ｌ３０３０ｏ　３５ｏ１３０　Ｉ　Ｉ　Ｉ　ｉ　Ｉ　ｌ　警　南岸　【＝　：ｅ　Ｉ　Ｉ墓　ｌ　ｌ　：ｅ　Ｉ　ｒ童　ｆ　薯　ｌ２００　ｎ４Ｌ　（　第一跨跨中　图４试验加载工况１　图５试验加载工况２　伽３５０瑚ｊ０Ｄ　２００　３５０啪　　Ｉｌ　Ｉ　Ｉ　ｌ　ｌ　ｌ　　ＩＩ　Ｉ　鼍　南岸　《　北岸　ＩＩ　Ｉ　ｏ　ＩＩ　ｌ｝　　ＩＩ　ｅ　Ｉ　Ｉ堡　　ＩＩ　Ｉ　蔫　ｌ２００　０．４Ｌ　ｅ　第一踌踌中　图６试验加载工况３　图７试验加载工况４　南岸　鳓　ｌ匝　。　ｌ　［壹　ｌ瞧　ｉ　图８试验加载工况５　工程质量２００６．Ｎｏ．９　维普资讯 http://www.cqvip.com

４静载试验结果分析　校验系数　是反映静载试验结果数据有效　性以及结构受力合理性的一个重要参数。它是某　一测点的实测值与相应的理论计算值的比值，实　测值町以是挠度、位移、应力或力的大小。　结构在试验荷载作用下产生效应（应力，挠　度，频率，振型等）的理论值是按照实际结构尺寸　建立空问ｊ维实体有限元模型计算得到的。　（１）应力结果　应力校验系数是各测点实测应力值与理论计　算应力值的比值，是评价桥跨结构强度及承载力　特性的重要参数。根据有关文献，正常预应力混　凝土梁桥的应力检验系数一般为０．６０≤＂ｒ／　≤　０．９０。试验结果见表ｌ。　表１各截面应力校验系数　测试截面　截面均值　Ａ．Ａ　０．７５　Ｂ．Ｂ　Ｏ．７６　Ｃ．Ｃ　Ｏ．７２　南试验结果可以看出，结构的混凝土强度总　体符合设计要求，桥梁荷载一应力表现正常，桥　跨结构完全满足设计荷载对其承载能力的要求。　（２）挠度测试结果　根据有关文献查得的预应力混凝土梁桥的挠度　检验系数一般为０．７０≤＂ｒ／　≤１．００。试验结果见表２。　表２各截面挠度校验系数　测试截面　截衙均值　Ａ．Ａ　Ｏ．８３　Ｂ．Ｂ　Ｏ．８２　南试验结果可以看出，箱梁整体性良好，桥跨　结构的荷载一变形性能表现正常，实际结构的混凝　土总体施Ｔ质量良好，结构整体受力性能优良。　（３）结构刚度特性　各荷载Ｔ况下桥跨结构的实测最大挠度值汇　总于表３中。按照《公路钢筋混凝土桥及预应力　混凝土桥涵设计规范》（ＪＴＪ０２３—８５）第４．２．３条的　规定计算的桥梁容许的最大挠度【，］为也列入表　巾。从实测最大位移值与规｛！ｃｃ容许位移值的比较　口『知，受测桥跨结构的静力刚度满足现行规范的　限值要求，桥跨结构的整体静力刚度满足没计荷　找对其刚度的要求。　工程质量２００６．Ｎｏ．９　表３试验桥跨刚度分析　Ｉ：况号　１　２　３　４　５　各ｒ况箱梁最人挠度值＿厂（ｍｍ）　２．２２　２．４７　２．２Ｏ　３．０９　Ｏ．８２　箱粱最大实测总挠度　／（ｍｍ）　３．０９　许最大挠度［／］（ｍｍ）　４０．００　评价　满足规范要求　５动载试验分析　结构的动力分析主要研究结构在动荷载（如　行驶车辆、风、地震）作用下的力学行为，其内容　主要包括确定结构的自振特性以及动力激励源作　用下结构的响应。通过检测桥梁的自南振动特性　及在竖向动荷载（车辆移动与冲击）作用下的强　迫振动反应，来判断桥梁结构的整体刚度和行车　性能，从而评价桥梁的动力性态。　为检测桥梁的动力反应性能，并使试验能安　全进行，动载试验车辆总重量为３５０ｋＮ，分别进行　了单车２０ｋｍ／ｈ、３０ｋｍ／ｈ、４０ｋｍ／ｈ的匀速跑车试验和　１０ｋｍ／ｈ跳车试验以及３０ｋｍ／ｈ制动试验，记录了桥　梁跨中的竖向振动反应和跨中动位移与动应力。　通过对测点动应变、动位移及强迫振动时程　曲线的分析，得到在３５０ｋＮ试验车辆作用下结构　的动力反应结果如表４。　表４各动载工况下结构的动力反应　况　瞬时最大振幅　瞬时最大动廊变　２０ｋｍ／ｈ匀速行驶　２．Ｏ１２　１４．６８　３０ｋｍ／ｈ匀速行驶　２．５ｌ１　１３．５３　４０ｋｍ／ｈ匀速行驶　２．５６１　１３．１２　１０ｋｍ／ｈ行驶跳乍　２．７６８　１４．８７　３０ｋｍ／ｈ　驶；ｌｉｔｌ动　１．８９４　１Ｏ．９５　大桥的闩振特性也是评价桥梁的一个主要的　方面，按照实际结构尺寸建立空间三维实体有限　元模型，计算了桥跨结构的基本振动频率和振　型，如表５所示。　表５大桥自振特性　阻尼系数　Ｒ振频率（Ｈｚ）　基奉振　那沦值　５．１２　弯ｆ｝ｆｌ振动　实测值　Ｏ．０１８　５．８６　弯ｌｆｈ振动　同时测得受检桥跨的荷载冲击系数ｌ　为　１．０７５，规范容许值为１．１５８，满足规范要求。　６结论　（１）桥跨结构在静载作用下的变形特｛ＩＥ和应　维普资讯 http://www.cqvip.com

００ｌ１。研究探索　。。。。。。。。　。　。。。’　。。　。　’。’’。　’’—’’　’’’　。一　。　（　ｈ＆　《　力分布正常，桥跨结构的整体变形刚度良好。　合理，结构的材料性状及施Ｔ质量良好。　（２）桥跨结构在动载作用下的动力特性（频　（５）静载试验是对桥梁从微观方面的评价，动　率、阻尼系数等）正常，满足规范要求。　载试验是对桥梁从宏观方面的评价，采用静、动　（３）实桥应用证明，该力学试验方案在预麻　载试验相结合的方法，能够对桥梁的实际受力状　力箱形桥梁的检测中是合理可行的，该方法概念　况进行全面的评价，结果比较可靠。　清楚，为钢筋混凝土梁桥评估方法提供了新思路。　参考文献　（４）试验结果说明，结构在正常使用荷载作　［１］ＪＴＪ　０２１２８９，公路桥涵没计通用规范［Ｓ】　用下的实际受力状态与结构的理论计算结果极为　［２】ＪＴＪ　０２３２８２，大跨径混凝上桥梁试验疗法［Ｓ］　接近，结构处于良好的弹性‘１：作状态，全截面参　［３】ＧＢ　５００１０２２００２，混凝．１：结构设计规范［Ｓ】１２００２１　加Ｔ作，反应了结构具有良好的弹性Ｔ作性能。　［４】Ｎｉｅｌｓｅｎ　ＭＰ、Ｌｉｍｉｔ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｐｌａｓｔｉｃｉｔｙ（Ａ）［Ｍ】．Ｅｎｇｌｅｗｏｏｄ　Ｃｌｉｆｓ，Ｎｅｗ　Ｊｅｒｓｅｙ　０７６３２，Ｐｒｅｎｔｉｃｅ２Ｈａｌｌ　ｌｎｃ．１９８４　结构在动荷载作用下，具有较大的刚度和阻　［５］吴文清，叶见曙、预应　混凝上连续箱梁桥的静载力学实验［ｃ】　尼，这说明＿ｒ桥梁结构的截面设计及其质量分布　Ｉ　Ｊ学（增『｛】）．２００１　如何解决工程承包商融资不力的问题　我　对外ｌ：程承包企业融资能力普遍较弱，已成为承揽大型　际１程项Ｈ的最大“瓶颈”。融资能力弱首先是融资　渠道窄；其二足融资担保难；其ｊ是融资成本高；其四是面临Ｉｆ『场准人障碍和技术壁垒，我　在技术和法律方而仍未与　际ｆｆｉ场完伞接轨；其五是　性竞争严重，经营秩序混乱；其六是安伞和风险问题日益突｝十｛。　一是随着经济全球化的不断发展要加强金融政策支持。全球化的不断发展要加强金融政策支持。　一一——、、　ＩＶｌ！　个　－、　，　二足斟家应该鼓励金融机构积极外展金融创新，提供适合对外【：程承包的新金融产品，对符合　家支持条件的大　型一Ｉ：程项Ｈ进行项Ｆ１　内外融资试点。蚓家在政策Ｉ　应允许政策性银行和商业银行提供无抵押贷款。　ｉ是我　婴适当下浮刘外承包【：程的贷款利率和保险费率，或提高贷款的政策性贴息率和延长贴息期限，特别是　对大项日给予利率和费率优惠。　四是利用我　比较允足的外汇储备，适当增加巾　进　Ｅｌ银行、巾　Ｅｌ信用保险公＿口１资本金，提高政策性金融机　构的支持能力，以适应支持企业“走　去”的需婴。除了对带动　内设备　Ｅｌ的　程承包项目给予政策性　口信贷，应将　政策性金融支持扩展到其他闰际一ｌ　程承包项日。　五是向支持对外　程承包业务的Ｈ有商业银行提供信用风险担保，设．　对外Ｉ　程承包融资担保基金，以减轻商业　银行承担的风险　力，增加对外Ｉ：程承包保　风险专项资金的数额，简化使用程序，扩大使用的范围。　六是对于从事境外『＿：程咨询、设计、ｒ程承包的企业，特别是从事资源开采或带动成套设备及机电产　６　Ｈ｛Ｅｌ达到一　定比例的企业予以所得税减免和其他税收优惠。对我　企业的境外，ｒ程承包项日（包括传统的施Ｉ：承包、ＥＰＣ总承包以　及ＢＯＴ等项Ｆ１）实施有弹性的外汇管理制度，放宽项Ｆ１的外汇资金融通。　七是我ｌ＿刊也应参　际通行做法，尽快建、　程承包风险保障制度。鼓励保险机构向　际ｌ　程承包项Ｆ１提供多种类型　的保险服务，为我　ｒ程承包企业在境外开展业务时，　战争、政局不稳、　有化等政治　素造成的经济损失提供风险保障。　八是支持设　：刘＿夕　【：　承包风险基金，提高我　企业抗风险能力。基金叮南巾　对外ｌ：程承包商会运作，资金来源　从公　每年外汇净收入巾按一定比例提取（韩　为２％），政府刈提取的基金相应减免所得税，巾央财政给予部分拨款支　持。风险丛金丰要用于补偿商业保险范同之外的风险　，　九是鼓励企、ｌ　进行联合、莺组，整顿规范经营秩序；加强企业之问合作，在　际ｌ　程项日竞标巾，企业问　通过｝办测　报价、联合报价等方式参与竞争，达到互利互惠，在合作ｒｆ１实现共赢；加快对外承包ｌ　程行业联合、重组、改制的步伐，　快形成・批专、　ｌ特点突ｍ、技术实力雄厚、　际竞争力强的刘外ｒ程承包的大　业集川，逐步退ｍ低端市场，向ＥＰＣ、　ＢＯＴ等高端市场和高附加值的环保、通讯、资源开发利川等领域，以及欧荚等发达ｌ　家巾场发展。通过大型建筑企业搞　ｆ：　总承包，搞项Ｆ１管理，冉将『ｆｌ小建筑企业带　去；允分发挥行业商会住“提供服务、反映诉求、规范行为”ｈ‘　的作　用，支持行业商会　政府主管部门的监督指导Ｆ加大项ｆ１｝办测力度，加速推进ｉ　业Ｆ１律。　ｌ‘足通过对我　对外ｌ　科承包ｆ“场进行规划，制定埘行种类　的企业住ｆｆｒ场和项Ｆ１卜的指导意见。按照企业规模、　々、ｌ　等标准进行分级分类管理，对　】：规企、ｌｋ给卜ｊ政策倾斜和鼓励等　施，维护Ｉ　场经营秩序。　卜‘足尽快完善…　《对外ｌ：程承包管理条例》，叫确奖惩亍『ｆ施，依法规范企、ｌｋ的经营行为。对采取小正　竞争手　段损害　家利益的企业，　给予警｛　、罚款等惩罚，直全吊销经衍ｉ，ＩＩＩ１ｊ’　。　（摘Ｆ１建筑时报）　５６（总Ｉ３２４）　工程质量２００６．Ｎｏ．９