1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善?！搬屇芊ā奔庸惕焓浇M合拱橋荷載試驗分析“釋能法”加固桁式組合拱橋荷載試驗分析“釋能法”加固桁式組合拱橋荷載試驗分析Technology&EconomyinAreasofCommunications變蠢科技角經(jīng)蔣2010年第3期(總第59舯釋能法加固桁式組合拱橋荷載試驗分析李憲偉,蒙云,董曉,周艷軍(重慶交通大學土木建筑學院,重慶400074)摘要:源村大橋為105m的預應力混凝土桁式組合拱橋,通過采用釋能法加固方式,改變原橋的受力體系,并將該橋加固前后的荷栽試驗結(jié)果進行對比,分析表明,采用釋能法

2、加固后的源村大橋受力性能得到明顯改善,承載能力得到大幅提高,達到加固目的,成為第一座加固成功的桁式組合拱橋,為國家節(jié)省大量的加固費用,具有顯著的技術(shù)經(jīng)濟效益.關(guān)鍵詞:桁式組合拱橋;荷載試驗;釋能法;加固中圈分類號:U446.1文獻標志碼:A文章編號:10085696(2010)03009004StudyofLoadTestaboutTrussedCombinationArchBridgeReinforcedbyEnergyreleasingMethodLIXianwei,MENGYun,DONGXiao,ZHOUYan_jUD(SchoolofCivilEngineeringb-Archite

3、cture,ChognqingJiaotongUniversity,Chongqing400074,China)Abstract:Yuancunbridgeisapre-stressedtrussedcombinationarchbridgewithaspanof105in.Accord-ingtothereinforcementofYuancunbridgebyenergy-releasingmethodwhichhaschangedtheoriginalforcesystemofthebridge,andcomparativeanalysiswiththeloadtestresults,a

4、nalysisshowthatloadcapabilityofthebridgehasimprovedmuchthanbefore.Ithasenhancedthecarryingofthebridge,completeelworkingorder,becomethefirstsuccessfulreinforcedtrussedcombinationarchbridge,savedthecost,andmadenotablyeconomicbenefits.Keywords:trussedcombinationarchbridge;laodtest;energy-releasingmetho

5、d;reinforce桁式組合拱橋是貴州省交通廳于1979年首次提出的一種拱橋和梁橋相結(jié)合的新橋型,但近些年普遍出現(xiàn)承載能力不足,整體剛度小等病害.釋能法加固舊危拱橋的技術(shù)已經(jīng)在石拱橋,雙曲拱橋,桁架拱橋上取得成功,用于桁式組合拱橋尚屬首次,在此之前尚無對桁式組合拱橋加固成功的先例.所謂消能法加固技術(shù)就是將原來的無鉸拱在拱腳部位采用特殊技術(shù)進行處理后,將無鉸拱主拱圈拱腳截面沿著中性軸以上部分留出一條縫,將拱腳與拱座之間由完全固結(jié)改造為半固結(jié)方式,讓主拱在拱腳能夠產(chǎn)生微小的轉(zhuǎn)動,釋放主拱控制截面拱腳的內(nèi)力,減小拱腳原來過大的負彎矩,在全拱圈進行內(nèi)力重分配,改變原橋的結(jié)構(gòu)受力體系,由無鉸轉(zhuǎn)換為平鉸

6、即平鉸結(jié)構(gòu)受力體系,改變無鉸拱的主拱圈,這種技術(shù)目前國內(nèi)外尚無先例,是集發(fā)明,創(chuàng)新,收稿日期:2009-0619作者簡介:李憲偉(1984一),男,碩士研究生,研究方向:橋梁結(jié)構(gòu)加固設計.科研和工程實踐一體的舊危拱橋加固新技術(shù).1工程概況源村大橋建成于1998年并于當年投入使用.大橋全長125m,主孔為跨徑105m的預應力混凝土桁式組合拱橋,矢高為15m,矢跨比為1/7,下弦軸線為圓弧曲線,內(nèi)弧曲半徑為99.375m.金沙岸邊孔跨徑為5m,遵義岸邊孔跨徑為11m,2岸引孔均為門式剛構(gòu).橋面全寬為9m,橫向布置為:0.75m(人行道)+7m(車行道)+0.75m(人行道).設計荷載等級為:汽-2

7、0級,掛100級,人群荷載為2.5kN/m.2靜載試驗2.1試驗內(nèi)容1)控制截面在試驗荷載下的最大應力(應變),判斷該橋梁結(jié)構(gòu)強度是否達到驗算荷載要求.第3期李憲偉,等:釋能法加固桁式組合拱橋荷載試驗分析2)控制截面在試驗荷載下的最大撓度,從而判斷該橋梁結(jié)構(gòu)剛度是否達到驗算荷載要求.3)橋面縱向撓度分布檢測,從而判斷該橋梁的結(jié)構(gòu)整體性.4)作為結(jié)構(gòu)抗裂性的一個重要指標,對橋梁控制截面的裂縫開展情況進行觀測.2.2測試截面,測點布置及量測方法橋面撓度測試:在主跨拱頂,空實腹交接處,雙豎桿,長豎桿等部位共布置7個撓度控制截面,采用精密水準儀進行測量,測點分別布置在控制截面的上,下游兩側(cè),撓度測試分

8、辨率為0.01mm.主拱應力(應變)測試:在主跨下弦,上弦,實腹段,豎桿,斜桿等計算內(nèi)力較大的部位共布置8個應力(應變)控制截面,應變采用應變片和YE2539高速靜態(tài)應變儀進行測試,分辨率為110.全橋撓度,應力(應變)控制截面布置見圖1.裂縫寬度采用讀數(shù)放大鏡和裂縫寬度檢測儀進行檢測,另外在初始裂縫寬度較寬,受力較不利的部位,采用機電百分表跨縫布置的方法布設裂縫寬度擴展監(jiān)測點,以考察試驗荷載作用下裂縫寬度的變化情況.圖1源村大橋荷載試驗測試截面位置及編號2.3試驗荷載加固前荷載等級為汽一20級,掛一100級,人群荷載2.5kN/m.;加固后按照加固設計要求,以加固后設計荷載等級:公路一工級,

9、人群荷載為3kN/m按最不利位置進行布載(由于加載前未知結(jié)構(gòu)加固后截面的實際工作性能,為了保證試驗加載過程的安全進行,首先選取跨中,L/4和拱腳3個截面通過荷載等級公路一級進行加載布置現(xiàn)場初判結(jié)構(gòu)加固后的工作性能,無異議后再按照加固設計荷載等級進行加載實驗).2.4試驗工況加固前汽一20級,掛100級荷載試驗分7個工況加載:工況1,拱腳截面(J1)最大軸力偏載;工況2,I/4截面(J2)最小負彎矩偏載;工況3,新拱腳截面(J3)最大負彎矩偏載;工況4,L/2截面(J4)最大正彎矩偏載;工況5,斜桿截面(J5)最大拉力偏載;工況6,豎桿截面(J6)最大壓力偏載;工況7,空實腹交接處上弦桿截面(J

10、7)最大正彎矩偏載.加固后工作公路一I級荷載試驗工況與加固前加載工況相同,偏載均為偏下游側(cè)加載.2.5試驗結(jié)果與分析2.5.1撓度與位移1)撓度曲線.通過在橋面沿主跨縱向布置7個撓度測試截面,采用精密水準儀進行測量,測點分別布置在各截面的上,下游兩側(cè),加固前后測得試驗荷載作用下的橋面撓度曲線,見圖2,圖3.m一下游_|l卜一上游.-計算值圖2加固前J7截面最大正彎矩偏下游加載撓度縱向分布mlnl260612.一一下游一上游?一?計算值圖3加固后-I7截面最大正彎矩偏下游加載撓度縱向分布2)測試斷面撓度值.表1,表2列出了加固前后試驗荷載作用下本橋各主要測試截面的撓度值嘲.表1加固前汽-20級,

11、掛一100級試驗荷載作用下實測撓度與計算值比較.92.交通科技與經(jīng)濟第l2卷注:箱梁撓度+表示下?lián)?一表示向上加固前后各試驗加載工況在荷載作用下的橋面撓度曲線基本符合結(jié)構(gòu)在豎向荷載作用下的變形規(guī)律,能反映橋梁的實際工作狀況.加固后各工況對應的控制截面的實測撓度均小于計算值和規(guī)范限值,主要測點的實測值相對殘余變形小于檢測規(guī)程限值,主跨撓度校驗系數(shù)為0.3170.881,表明各測試截面的結(jié)構(gòu)變形正常,結(jié)構(gòu)剛度滿足設計荷載要求.實測撓度均較大程度小于加固前實測,斜桿截面最大拉力偏載時撓度僅為加固前的24.5,這充分說明原橋的受力狀況有了很大的改善.2.5.2應力(應變)加固前后各試驗加載工況滿載時實

12、測的關(guān)鍵截面混凝土表面測點應力(應變)與相應的理論值列于表3和表4中.表3加固前汽車一20級,掛一100級控制截面測點實測應力與計算值比較表第3期李憲偉,等:釋能法加同桁式組合拱橋荷載試驗分析由表中數(shù)據(jù)可見,按公路一I級車輛布置加載工況下截面的應力校驗系數(shù)分別為0.2770.847,荷載卸除后,多數(shù)測點的實測殘余應變較小.試驗橋跨各應力測試截面的受力狀態(tài)正常,結(jié)構(gòu)強度滿足設計荷載要求.表3與表4比較可以看出:L/2截面最大正彎矩偏載時,加固后弦桿實測彈性應力為加固前的62;由于在新拱腳處進行了釋能處理,使得拱上建筑聯(lián)合作用對空實腹交接處弦桿截面受力狀況有了明顯改善,最大正彎矩偏載時弦桿實測彈性

13、應力為加固前的13.6;新拱腳截面最大負彎矩偏載,加固后新拱腳處弦桿頂緣實測彈性應力趨向于0,弦桿下緣實測彈性應力較加固前雖有些提高,但在大幅提高荷載等級的情況下,仍在結(jié)構(gòu)承載能力容許范圍內(nèi),這正和釋能法加固理論相吻合.3動力荷載試驗3.1試驗項目與內(nèi)容脈動激勵試驗:在橋面無任何交通荷載以及橋梁附近無其它振源情況下,測定橋梁由風荷載,地脈動等隨機激勵而引起微幅振動響應.跑車試驗:在橋梁無障礙的情況下,采用一臺三軸重車居中勻速通過橋梁對結(jié)構(gòu)進行激勵,以5,10,20,30,40krn/h的車速使過橋跨結(jié)構(gòu),測定橋跨結(jié)構(gòu)在運行車輛荷載情況下的動力響應.3.2測點布置脈動試驗的測點布置在橋跨L/4(

14、J2截面)和L/2(J4截面)的弦桿底緣;跑車試驗主桁結(jié)構(gòu)動應變測點布設在主桁橋跨空實腹交接處(J7截面)下弦桿頂緣和跨中實腹段(J4截面)底緣.3.3測量結(jié)果及分析3.3.1脈動試驗圖4,圖5為加固前后實測主桁脈動信號的頻譜圖,表5【-,表63為加固前后實測信號分析得到的主桁結(jié)構(gòu)主要振型頻率值與理論值的比較.圖4加固前實測主跨自振信號頻譜圖5加固后實測主跨自振信號頻譜表5加固前主跨動力特性檢測結(jié)果表由表5,表6表明:加固后試驗橋跨一階豎向自振頻率實測值為3.122Hz,與計算頻率的比值為1.09,表明結(jié)構(gòu)實際剛度略大于計算剛度,比加固前橋梁的實際剛度有了很好的改善.3.3.2跑車試驗圖6,圖

15、7為加固前后實測的主桁跨中實腹段(J4截面)的跑車試驗動力響應曲線.表7l3列出了關(guān)鍵截面在各種跑車車速下實測分析的沖擊系數(shù)(1+).由表7可見,在跑車試驗過程中,加固后實測的跨中實腹段(J4截面)的沖擊系數(shù)介于1.Ol1.20,沖擊系數(shù)峰值出現(xiàn)在40km/h的跑車車速,雖然汽車動荷載對試驗橋梁存在著一定程度的沖擊作用,但對結(jié)構(gòu)承載力尚未構(gòu)成明顯影響,結(jié)構(gòu)動力性FJuFJ,滿足橋梁正常使用的要求.通過對比可知加固后汽車動荷載對橋梁結(jié)構(gòu)影響明顯優(yōu)于加固前.S圖6加固前J4截面跑車試驗實測動力響應(下轉(zhuǎn)第128頁)?128?交通科技與經(jīng)濟第12卷2)觀察排氣管冒煙的情況,若排氣管明顯冒藍煙,同時柴

16、油機大負荷,高速運轉(zhuǎn)時,排氣管大量冒藍煙,同時機油加油(設在下曲軸箱)也向外冒藍煙,則為活塞,活塞環(huán)與氣缸壁磨損嚴重,或活塞環(huán)的端隙,背隙和邊隙過大,多個活塞環(huán)對口,扭曲環(huán)裝反等;如發(fā)動機大負荷運轉(zhuǎn)時,排氣管冒大量藍煙,但機油加注口部冒煙,而氣缸蓋罩內(nèi)卻向外竄煙,則為氣門桿油封損壞,氣門導管磨損過大(尤其是氣門),使機油竄人燃燒室燒掉.若短時間冒藍煙后停止,而油底殼的機油未見減少,則是濕式濾清器內(nèi)的油面過高或濾清器堵塞,使空氣濾清器的機油被吸入氣缸.4結(jié)束語發(fā)動機機油損耗過量,切不可認為故障的危害是慢性的,潛在的就掉以輕心,而應充分重視,從外部泄漏與內(nèi)部燒損兩個方面進行認真檢修,確保柴油機安全

17、與高效地運行,避免柴油機因缺少機油而造成燒瓦等故障發(fā)生.參考文獻1譚影航.柴油機著火不均勻故障原因分析I-J1.浙江農(nóng)村機電,2005(1):1314.E2胡光輝.汽車性能檢測與故障診斷M.北京:中國勞動社會保障出版社,2008.E3宣飛,聞柏玲.噴油器的拆裝要領及常見故障判斷l(xiāng)-J.農(nóng)機使用與維修,2008(3):121122.E4崔樹平.汽車構(gòu)造I-M.北京:機械工業(yè)出版,2007.E5仇雅莉.汽車構(gòu)造M.北京:機械工業(yè)出版社,2006.E6閆樹民,李建偉.噴油器的組裝要領與故障判斷FJ.農(nóng)機使用與維修,2007(3):13o一131.責任編輯:王欣(上接第93頁)46.28050.37254.46458.5566264866.740S圖7加固后J4截面跑車試驗實測動力響應表7跑車試驗實測沖擊系數(shù)4結(jié)束語通過對源村大橋加固前后靜,動載試驗結(jié)果的分析可以得出這樣的結(jié)論:用釋能法加固桁式組合拱橋是可行的,安全的,可以提高橋梁的承載能力.參考文獻1李志學.釋能法提高石拱橋承載能力的設計與實踐J.交通科技與經(jīng)濟,2008(6