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《石家莊鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)》2014年第二期
1試驗(yàn)方案簡(jiǎn)述
試驗(yàn)過程中采用目前國際上最先進(jìn)的設(shè)備（美國BDI-STS-WIFISTRUCTURALTESTINGSYSTEM）與技術(shù)，首先對(duì)該橋進(jìn)行動(dòng)力模態(tài)測(cè)試以及強(qiáng)度測(cè)試等，根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)，經(jīng)室內(nèi)動(dòng)力有限元建模、模態(tài)分析、模型修正等，獲得橋梁實(shí)際結(jié)構(gòu)力學(xué)模型，根據(jù)該模型可實(shí)現(xiàn)橋梁力學(xué)性能的全面分析。橋梁靜力荷載試驗(yàn)主要是通過測(cè)量橋梁結(jié)構(gòu)在靜力試驗(yàn)荷載作用下的變形和內(nèi)力，加以確定橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)際工作狀態(tài)與設(shè)計(jì)期望值是否相符。它是檢驗(yàn)橋梁結(jié)構(gòu)實(shí)際性能，如結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度等最直接、最有效的方法。
1.1靜力加載方案為獲取實(shí)際結(jié)構(gòu)橫向穩(wěn)定性變化規(guī)律，同時(shí)保證加載安全，采用分級(jí)加載方案。根據(jù)基本力學(xué)分析，重點(diǎn)對(duì)2#墩進(jìn)行偏載試驗(yàn)。第1級(jí)載位為2#墩與3#墩跨中偏，第2級(jí)載位為2#墩上方偏，第3級(jí)載位為1#墩與2#墩跨中偏。分布荷載分別為40t偏、80t偏、120t偏。加載方案如圖2所示。
1.2模態(tài)測(cè)試方案為了不中斷交通，試驗(yàn)采用隨機(jī)環(huán)境激勵(lì)（隨機(jī)的交通流＋大地的脈動(dòng)振動(dòng)）。本次測(cè)試該橋梁采用BDI-STS-WIFISTRUCTURALTESTINGSYSTEM橋梁實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)無線測(cè)試分析系統(tǒng)。該系統(tǒng)的采樣頻率范圍為1HZ到200HZ，可以滿足大多數(shù)類型的測(cè)量需要。模態(tài)測(cè)試布置在1#與2#柱之間，智能傳感器沿橋面兩側(cè)等間距各布置4個(gè)測(cè)點(diǎn)。在2#墩柱兩側(cè)各布置2個(gè)智能傳感器。測(cè)點(diǎn)布置如圖3。
2檢測(cè)結(jié)果分析
2.1混凝土橋墩應(yīng)變測(cè)試結(jié)果與分析在3級(jí)靜力工況作用下，2#混凝土橋墩實(shí)測(cè)的應(yīng)變統(tǒng)計(jì)值如表1所示。根據(jù)以上測(cè)試結(jié)果可以看出，對(duì)于120t分布荷載偏載作用下，與箱梁鉸接的2#墩，最大壓應(yīng)變小于45，最大拉應(yīng)變小于18。說明混凝土在橋墩上述荷載條件下豎向工作性能良好。
2.2箱梁的橫向傾覆位移實(shí)測(cè)結(jié)果分析檢測(cè)結(jié)果表明：偶然的嚴(yán)重超載偏行車隊(duì)過橋時(shí)，上部結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生較大的傾覆位移，存在重大安全隱患。
2.3箱梁的橫向傾覆有限元分析根據(jù)橋梁的相關(guān)技術(shù)資料以及模態(tài)檢測(cè)數(shù)據(jù)建立有限元模型，并進(jìn)行計(jì)算得到以下結(jié)果（表3）：空間有限元模擬計(jì)算分析表明，在140t分布活荷載偏載作用下，非加載側(cè)橋臺(tái)支座開始出現(xiàn)脫空，結(jié)構(gòu)處于傾覆的臨界點(diǎn)。對(duì)于偶然超載偏行車隊(duì)上部結(jié)構(gòu)存在傾覆的危險(xiǎn)。
3結(jié)論及建議
為確保該橋以及石黃高速公路的運(yùn)行安全，建議對(duì)獨(dú)柱結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固處理。建議加固方案：根據(jù)獨(dú)柱下部的群樁基礎(chǔ)，在獨(dú)柱的兩側(cè)各增加一根直徑為1.2m鋼筋混凝土柱或鋼管混凝土柱。并在適當(dāng)部位增加橫系梁，以增加結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。對(duì)新增加的柱，其與上部箱梁采用橡膠支座聯(lián)接，并注意預(yù)加力不宜過大，以防止造成應(yīng)力集中，影響原結(jié)構(gòu)工作性能。
作者：馬增數(shù)單位：石家莊鐵道大學(xué)