基于静载试验的桁架桥力学性能研究
基于静载试验的桁架桥力学性能研究
摘 要:为了研究下承式桁架桥的力学性能，评估其实际承载能力，对湖州市旄儿港砺山桥进行了荷载试验，在有限元计算的基础上，将试验结果与有限元分析结果进行对比，从而对该桥的整体力学性能进行评价。
关键词:桁架桥；静载试验；力学性能；承载力评估； 中图分类号：tq174.1+5 文献标识码： a 文章编号：
砺山桥位于湖州市旄儿港上，建造于1991年。该桥净空高度为4m，桥宽5m，净宽4.5m，安全带宽0.25 m，全桥长167m。主跨跨径为45m，由二片4.5m预应力混凝土桁架梁组成。近年来由于交通流量的增加和超载车辆的作用，又加上自然老化的影响，使该桥存在一定的安全隐患。
1、计算分析
1.1 测试截面的确定
采用桥梁结构线性与非线性分析程序《桥梁博士》v3.1.01进行结构计算，根据有限元程序计算的荷载作用下的内力包络图，结合本桥的实际情况以及荷载试验实施的需要，确定如下测试截面，测试截面位置如下：
图1.1 测试截面位置示意图
其中用于测试截面应力及跨中挠度的有：1-1测试面位于30号单元左截面，2-2测试面位于48号单位中点节截面，3-3测试面位于
11号单元左截面；用于测试截面应力的有：4-4测试面位于41号单元中节点截面，5-5测试面位于40号单元左截面。
1.2试验荷载与加载工况
根据设计资料，本桥设计荷载为汽车－10级。试验时模拟相应截面处设计荷载产生的内力效应较大值的布载方式进行加载，桥上试验荷载采用汽车加载，汽车选用汽车－10级标准车列中的重车，其单辆车总重150kn。
本次试验共3个工况，各工况的荷载效率系数表1.1所示： 表1.1各荷载工况荷载效率系数表
由上表可知，本次静载试验各工况下的荷载效率系数满足规范要求。
2、静力荷载试验成果的整理与分析
2.1工况一加载时1-1和3-3截面的应力数据分析
表2.1 工况一 1-1截面加载应力数据分析
表2.2 工况一 3-3截面加载应力数据分析
2.2.工况一加载时跨中位移数据分析
表2.3 工况一 跨中截面加载位移数据分析
通过以上分析，工况一加载下应力校验系数小于1.0，相对残余应
变最大值为30.30%；挠度校验系数大于1.0，相对残余挠度最大值为26.57%，结构均处于非弹性工作阶段，桥梁结构强度、刚度均不满足荷载试验规程的要求。
2.3.工况二加载时2-2截面的应力数据分析
表2.4 工况二 2-2截面加载应力数据分析
2.4.工况二加载时跨中位移数据分析
表2.5 工况二 跨中截面加载位移数据分析
通过以上分析，工况二加载下应力校验系数小于1.0，相对残余应变最大值为22.22%，结构处于非弹性工作阶段, 桥梁结构强度不满足荷载试验规程的要求。挠度校验系数小于1.0，相对残余挠度最大值为17.14%，桥梁结构刚度满足荷载试验规程的要求。
2.5.工况三加载时4-4截面的应力数据分析
表2.6 工况三 4-4截面加载应力数据分析
2.6.工况三加载时5-5截面的应力数据分析
表2.7工况三 5-5截面加载应力数据分析
通过以上分析，工况三加载下应力校验系数小于1.0，相对残余应变最大值为16.28%，结构处于弹性工作阶段, 桥梁结构强度满足荷载试验规程的要求。
3、结束语
1、工况一部分测试截面的应力校验系数ξ均大于1，结构的强度不满足设计荷载的正常使用要求，无安全储备；
2、工况一跨中挠度校验系数ξ大于1，结构的刚度不满足设计荷载的使用要求；
3、工况一、工况二相对残余应变均大于20%，工况一的相对残余挠度大于20%，说明结构处于非弹性工作状态，桥梁强度及刚度不足。
本桥桁架梁部分通过荷载试验结果表明主桥的强度及刚度不足，因而，主桥的承载能力不能满足正常使用的要求。本次试验不仅对该桥，对同类型的混凝土桁架桥的计算分析和安全评定也可起到借鉴作用。
作者简介:宗浩宇（1975.12-），男，江苏镇江人，工程师，主要从事桥梁检测、设计工作。