基于影响线跑车加载的桥梁承载力快速评估方法.pdf
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1、25交通科技与管理规划设计0引言传统桥梁承载力试验时,道路必须被封锁,并且需要技术人员指导和安排测试车辆,测试流程烦琐,需要耗费大量人力和物力。而拟静态的影响线可以通过小型车辆以规定路径低速恒速行驶的方式获得1。小型车辆在桥梁上缓慢行驶,可以得到拟静态的影响线,其测量结果相对稳定。与传统的载荷测试相比,拟静态的影响线测试更加快捷、方便2。小型车辆可以用作轻型载荷,可用于新桥评估、老桥承载能力评估以及桥梁的承载能力评估。1工程概况某公路桥梁,总长 270.66 m,采用 13 个跨度为 20 m的跨径组合。桥宽为 11.2 m,横向对称设置,分别为两侧 0.5 m 护栏、两侧 10.25 m 净
2、宽桥面和中央 1.5 m 隔离带3。该桥梁采用 C40 简支 RC T 型梁作为上盖,下盖为带肋板平台、柱式墩和桩基。该桥梁主要承受了汽-20 和悬挂-100 两种荷载,并于 1993 年完工并投入使用。目前,该桥采用 13 cm C40 水泥路面+7 cm 沥青路面进行路面铺设。该桥的 520 mT 梁连接示意图如图 1 所示。图 11520 mT 梁连接示意图2轻荷载试验方法该研究使用了拟静态效应试验机来进行试验。在一台试验机的受载条件下,对该桥进行了变形及变形影响试验。基于这些试验结果,来将其转化为常规加载实验中的加载效率和校正因子4。通过这种转化,确保了加载效率和校正因子在 0.851
3、.05 的范围内,并与现有的相关标准相一致。这使得能够快速评定新桥和老桥在线性弹塑性状态下的承载力。校验系数是评价桥梁承载力的一项关键参数,其数学公式为:esSS=(1)式中,Se 试验荷载状态下的弹性位移值和弹性挠度值;Ss 试验荷载状态下的结构位移值和结构挠度值。将公式(2)代入公式(1),可以得到校验系数的刚度数学表达式(3):yMEI=(2)()()ssseeeE IE I=(3)式中,M 桥梁荷载对任意断面的弯矩;y这一位置至断面中轴线的长度;EI 横梁的抗弯刚度;EsIs 理论上的弯曲刚度;EeIe 实测位移对应抗弯刚度。从式(2)和式(3)可以观察到,结构的位移校验系数在形式上可
4、以通过位移值转化为刚度值,如图2所示。图 2受集中力作用的简支梁可以看出,当一个集中力被施加于一个简单的梁体收稿日期:2023-09-19作者简介:南鹏(1989),男,硕士研究生,工程师,研究方向:公路工程管理与试验检测。基于影响线跑车加载的桥梁承载力快速评估方法南鹏(江门市新会区公路发展有限公司,广东 江门 529000)摘要为提升桥梁承载力的检测效率,文章基于某公路的桥梁工程,提出基于影响线跑车加载的桥梁承载力快速评估方法,并设置两种工况影响线跑车加载试验。试验结果表明:轻荷载下的校正因子变为重荷载下的校正因子后,各个测点的位移校正因子均小于 1,而 3、4 测点的位移校正因子却大于 1
5、,这表明整个大桥处于一种弹性工作状态,其承载力未达到设计标准。试验表明文章提出方法的有效性,可以为类似工况的桥梁承载力评估提供借鉴。关键词影响线;跑车加载;桥梁承载力中图分类号U418文献标识码A文章编号2096-8949(2023)22-0025-032023 年第 4 卷第 22 期26交通科技与管理规划设计 时,根据结构力学,可以得出一个简单的挠曲方程式(4):()2222322316()6xPblbxEIllfPblxalbxxEIl b=+(4)将式(4)代入式(1),得到挠度校验系数也由刚度定义,其计算公式如下:()()ssseseeeE ISSE I=(5)从桥梁变形的角度来考虑
6、,可以将变形量转化为刚性量。同样地,也可以用相应的弯曲刚度与相应的弯曲刚度之比来确定偏移校正因子。在线性弹性下,校验系数与其刚度相关。校验系数为一个常数,不依赖于加载车的自重和位置。然而,在对桥梁进行载荷实验时,分期加载是一个外荷载逐渐增加的过程5。因此,可以得出结论:在每个载荷加载条件下,加载效率与校验系数之间存在一定的函数关系;在重荷载与轻荷载下,校验系数之间也存在一定的函数关系。这样,就可以根据轻型荷载的荷载效应,得到重型荷载作用下的结构检验因子。在此基础上,将其与相关标准相结合,可以对其进行综合评价6。因此,在分析函数关系时,设定轻度荷载的荷载效率设定为小于 0.84,并分为五个区间,
7、分别是 0.750.84、0.650.74、0.550.64、0.450.54、0.30.44。同时设定重度荷载的荷载效率为 0.84。然后通过作差的方式对重载荷和所划分的轻载荷下的校验系数进行了计算,进而得出公式(6)和公式(7):aan=(6)rrnn=(7)式中,a 绝对差值;重荷载状态下的校验系数(包括位移校验系数和挠度校验系数);n轻荷载状态下的校验系数(包括位移校验系数和挠度校验系数),n=15;r 相对差值。采用四分位方法,对计算出的每一座桥梁在不同载荷效率下的结构变形(或挠度)校正因子差异进行分析,得出校正因子差异的幅度并构建其与其相应的载荷效率之间的关系式。结合组合差异的幅度
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