梁格法在桥梁荷载试验中的应用.pdf

44桥梁结构
城市道桥与防泆
2013年2月第2期
梁格法在桥粱荷载试验中的应用
黎虹2,周琳2,储伟伟2
(1.同济大学,上海市20002;2.杭州市城市建设科学研究院,浙江杭州310003
摘要:介绍了梁格法的基本原理。通过两座桥梁的静载和动载试验,介绍了梁格法在桥梁荷载试验中的应用。结果表明,梁格法
的计算结果与试验结果基本相符,有助于桥梁荷载试验结论的准确评判。梁格法可为桥梁结构的荷载试验计算分析提供有效手
段
关键词;梁格法;计算模型;桥粱;荷载试验
中分类号:U442
文献标识码:A
文章编号:1009-7716(2013)02-0044-03
0引
划分的基本原则一般有一下几条:
(1)纵向梁格一般与原型纵向构件(如空心板
随着我国社会经济和交通运输事业的飞速发梁、T梁、小箱梁、腹板等)重合,各个纵梁的中性轴
展,在建和已建桥梁的数量与日俱增。桥梁的安全位置一致,由此可避免因为中性轴位置的高差而
性在社会发展和运行中占据着重要的地位。检验产生附加弯矩,导致各个纵梁弯曲变形不等,造成
新建桥梁工程建设质量、评定服役桥梁结构承载整个上部结构变形不连续
能力最有效、最直接的方法就是荷载试验。在桥梁
(2)横向梁格设置应视结构的实际情况确定。
设计过程中,一般采用将空间结构通过横向分布在设置横隔板处,横向构件应与横隔板重心重合
理论转化为平面杆系来进行计算分析,从而造成其他部位,则需设置横向虚拟梁格,其间距应小于
桥梁整体结构实际受力与设计不完全相符,设计纵向梁格间距,一般不超过反弯点之间距离的1/4,
般偏保守。这种情况下,平面杆系分析的结果与每跨应至少分成4~6段,一般应分成8段或更
实际空间受力情况不符,对桥梁荷载试验的结果多,以保证具有足够的精度,较密的间距使结构模
评判造成了较大的困难。梁格法是分析桥梁上部型具有连续性。
结果比较实用有效的空间分析方法,它具有基本
(3)根据斜交梁格的受力特性,斜交桥梁的划
概念清晰、易于理解和使用、计算代价较低等特分应尽量与力的作用方向或结构配筋方向一致。
点。使用梁格法对桥梁进行分析计算,将大大有助当斜交角较小(一般斜交角小于20°)时,可采用斜
于桥梁荷载试验的结果有效性和准确性评判。本交网格,如图1(a);当桥面较窄且斜交角较大时
文通过两座桥梁的荷载试验,介绍了梁格法在桥梁格划分应平行于设计强度线,如图1(b);当桥面
梁荷载试验中的应用。
宽度大于跨度时,梁格划分按图1(c)比较合适。
1梁格法的基本原理
梁格法的主要思路是将上部结构用一个等效
梁格来模拟,将分散在板式、梁式或箱梁每一区段
内的弯曲刚度和抗扭刚度集中于最邻近的等效梁
格内,实际结构的纵向刚度集中于纵向梁格构件
内,横向刚度则集中于横向梁格构件内。梁格等效
原则理论上应满足:当原型实际结构和对应的等
(a)斜交式网格
效梁格承受相同荷载时,两者的挠曲应恒等,任
梁格内的弯矩、剪力和扭矩应等于该梁格代表的
实际结构部分的内力
1.1梁格网络划分
(b)正交于跨度的网格
利用刚度等效原则对结构进行梁格划分时,
般根据结构布筋方向及结构形式来定。梁格网络
梁
收稿日期:2012-10-2
作者简介:黎虹(1978-),男,湖北京山人,工程师,从事桥梁
(c)正交于支承线的网格
工程检测工作。
图1斜交式上部结构染格
2013年2月第2期
城市道桥与防洪
桥梁结构45
(4)在受力较大处的部位或内力突变区,如支2.3静载试验结果及分析
点附件,应加密网格
静载试验采用大型新解放载重汽车加载,加载
1.2梁格截面特性
效率控制在0.90~1.05。测试截面选在跨中,分别
(1)对于实体板,可采用下列参数:
在每块板底安装数显百分表和振弦式传感器来测
ELEDA
E1=Db
量挠度和应变。加载工况分为两个工况,分别为左
CJ=2DbCJ「=2Da
偏载和右偏载。通过梁格法计算原理建模计算出
式中,a,b分别为两坐标轴方向梁格构件代表两种加载工况中每片梁的跨中应力和跨中挠度的
的板宽;D为单位长度的弯矩。
理值,通过实桥静载试验测出跨中应力和挠度值。
数.(2)梁板结构在模拟梁格模型计算时的截面参理论值和实测值结果进行对比分析,对比结果如
E,=E…(梁格所代表的截面对x轴的惯性矩
图3和图4所示。
左偏实测应变左偏敦理论应变
E=E(梁格所代表的截面对y轴的惯性矩)
C=n2(腹板对x轴的扭转惯性矩+的
6000
.80
2(1+m)“(腹板对y轴的扭转惯性矩+g
60
40
3)具有横梁的多室结构、空心板结构、多格
2-2-22-32-42-52-62-7282-92-1G2-11
室板:
板编号
对于具有横隔梁的多室结构、空心板结构以及
右戦实测应变:右偏载理论应变
40
多格室板其截面特性参数的拟定思路基本类同于
以上截面特性的选取,在具体选取的同时参照相
应的办法即可。
2梁格法在桥梁静載试验中的应用
2~12-22-32-42-52-6272~82-92-102-11
2.1工程概况
梁板编号
杭州市西溯区西溪桥为三跨斜交简支梁板桥,
图3西溪柝兩种工况加裁应变比较
桥梁跨径组合为13m+16m+13m,斜角角度约为
一左偏载实测挠度左俯载理论挑度
24.62°。桥面总宽12m,横向布置为2m(人行道)
8m(车行道)+2m(人行道)。上部结构中跨采用预
应力混凝土空心板梁,梁高70cm;两边跨采用普
通钢筋混凝土空心板,梁高61cm;每跨粱板数位
11块。设计荷载等级为:汽车荷载城-B级、人群荷
载4.0kN/m2。对中跨进行静载试验以检验桥梁实
2-12-22-32-42-52-62-7282-92-02-11
际承载能力。
粱板号
2.2梁格法计算模型
一右偏载实测挠度一右偏载理论挠度
对桥跨采用 MIDAS CIVIL-2011软件进行梁
格法建模。1块空心板为1根纵梁,每根纵梁分为
34个单元,全桥纵梁总计为374个单元;横向沿各
片梁板中心线和铰接缝刘分成660个单元,横梁
2
只起横向将各片纵梁连接为整体的作用,相邻横
梁在同一铰接缝处将竖向约東相互耦合,其他约
と~12-22-32-42-52-62-72~82-92102-1
板号
束全部释放以模拟铰接缝使其只传递竖向剪力。
图4西漫桥两种工况加尧度比较
计算模型如图2所示。
由图3和图4可以看出,各测点的实测结果
均小于理论计算结果,校验系数在0.45~0.75之
间,表明该桥有一定的安全储备,并处于弹性工作
状态。实测的挠度、应变横向分布曲线与理论计算
横向分布曲线基本一致,说明利用梁格模型计算
的结果具有较高的精度,能清楚地反映出桥梁的
图2西溪桥中上部结构梁格计算模型
实际空间受力分布情况,在桥梁静载试验中采用