系桿拱橋靜載試驗實例和分析報告報告材料

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1、實用標準文案系桿拱橋靜載試驗實例及分析毛杰（中鐵四局一公司）摘要：系桿拱橋是由拱肋、系桿、吊桿、行車道板及橋面系等組合起來的橋梁結構。本文結合系桿拱橋靜載試驗實例，闡述了系桿拱橋的主要受力特點以及理論分析方法，并通過靜載試驗論述了系桿拱橋主要控制截面的確定方法，以及評定系桿拱橋工作狀態(tài)的分析方法與指標。關鍵詞：系桿拱橋，靜載試驗，校驗系數(shù)1概述拱橋是我國公路上使用很廣泛的一種橋梁體系。拱橋和梁橋的區(qū)別不僅在于外形不同，更重要的是兩者受力性能有原則差別。拱式橋梁是有水平推力的橋型結構，其主要承載結構是主拱圈(或主拱肋、拱

2、片等)，在恒載作用下一般僅承受軸向力，在外荷載作用下還將承受彎矩和剪力。在拱橋結構中，系桿拱橋是指將拱肋和縱梁（系桿）兩種基本結構組合起來，充分發(fā)揮拱肋受壓、主梁受彎的結構特性來共同承受荷載，其中又以系桿承受拱腳水平推力為主要特征。從其受力特點而言看，系桿拱橋是拱橋、梁橋和吊橋的有機結合，兼有拱橋的較大跨越能力和簡支梁橋對地基適應能力較強的兩大特征。由于我國公路交通事業(yè)的飛速發(fā)展，近年來越來越多的大重型車輛給系桿拱橋帶來了許多的病害，直接導致了舊橋承載能力的進一步下降，因此對舊橋的承載能力進行分析與鑒定成為維了護橋梁正

3、常運營的關鍵。當橋梁承載能力不足時，橋梁檢測可以為橋梁進一步加固提供依據。由于橋梁結構工作時所受的荷載主要是靜載，因此在系桿拱橋檢測中，靜載試驗是評定系桿拱橋力學性能是否滿足規(guī)范和設計要求最直接以及最有效的方法。2橋梁概況肥東店埠河大橋為鋼筋混凝土系桿拱橋，主跨徑為60m，全橋長91.92m，橋面總寬為32m，上部構造為兩片肋拱，拱肋凈矢跨比約1/4。該橋設計荷載：快車道為汽-20，掛-100；慢車道為汽-10；人行道荷載為4kN/m2，抗震等級7度。3系桿拱橋受力特征以及理論分析方法系桿拱橋是由拱肋、主梁、橫梁和橋面

4、板連成的空間整體結構，系桿拱橋在外荷載作用下，主要受主拱圈軸力、主拱圈跨中彎矩、系桿跨中彎矩、支點處剪力控制，因而這些是橋梁強度的主要控制截面。而系桿拱橋主拱圈跨中撓度以及系桿的跨中撓度較拱肋以及系桿各截面為最大，因此拱圈以及系桿跨中截面是橋梁剛度的控制截面。在外荷載作用下，各片拱肋、系桿（主梁）以及吊桿共同參與工作，當荷載作用于橋面時，橋面板恒載和行車道活載通過橫梁傳遞給主梁，主梁將內力傳遞給吊桿，由吊桿傳遞到拱肋。在主梁分析時，每片主梁分配到的內力大小隨活荷載作用位置以及大小的不同而不同，對于一般的橋梁結構可以采用

5、近似理論來計算，通常引入荷載橫向分配系數(shù)，將復雜的空間問題用簡單的平面問題來求解。目前常用的荷載橫向橫向分布系數(shù)的計算方法有：杠桿原理法、剛性橫梁法、比擬正交異性板法等等。肥東店埠河大橋主梁之間有較多的橫梁，具有較強的橫向剛度，且寬跨比較小，因此活載的橫向分布適用于剛性橫梁法。對于偏心荷載，主梁傳遞給吊桿的拉力是不相等的，因此傳遞到兩片拱肋相同截面位置的力也是不相等的。4靜載試驗4.1試驗荷載的確定精彩文檔實用標準文案系桿拱橋控制荷載是根據橋梁設計圖紙采用大型有限元軟件MIDAS建立空間有限元模型，結合規(guī)范以及設計要求

6、計算確定。綜合實驗荷載效率系數(shù)與設計荷載的等效性、車輛的機動性等選擇加載車型。該橋原設計荷載為汽-20、掛-100，根據荷載等效原則以及考慮到該橋建成后有大量重型車輛通過，最后通過結構檢算，決定采用8輛200kN重車進行靜載試驗。4.2控制截面以及測點布置根據系桿拱橋的受力特點，在活荷載作用下系桿拱橋主要是以拱肋與主梁承受彎矩和剪力以及吊桿承受拉力。因此，為評定系桿拱橋的強度和剛度要求，靜載試驗控制截面測試項目包括：①拱肋正應力以及饒度；②系梁正應力以及饒度；③吊桿拉力。根據測試內容，為了能夠更好地分析最不利受力部位的

7、應力、饒度，除在拱肋和縱梁跨中截面以外，還分別在L/4、3/8L、3/4L、拱腳截面以及吊桿截面進行測點布置，如圖1-1所示。圖1截面測點布置4.3荷載布置布載是根據設計圖紙以及規(guī)范要求通過大型有限元軟件MIDAS建立空間模型，計算出橋梁控制截面在設計荷載作用下產生的最不利內力組合，并求出該截面的內力影響線。根據計算分析利用內力影響線對結構進行最不利布載，相應地可分為6種工況：（1）第一工況為計算拱頂和系梁跨中截面最大正彎矩，布載如圖2所示。（2）第二工況為計算偏載情況下拱頂和系梁跨中截面正彎矩，布載如圖3所示。（3）

8、第三工況為計算偏載情況下拱頂和系梁跨中截面正彎矩，布載如圖4所示。（4）第四工況為計算北側拱肋和北側系梁1/4截面最大正彎矩，布載如圖5所示。（5）第五工況為計算北側拱肋和北側系梁3/8截面最大正彎矩，布載如圖6所示。（6）第六工況為計算北側拱肋拱腳截面最大負彎矩，布載如圖7所示。圖2工況一布載示意圖圖3工況二布載示意圖圖4工況三