广州地铁东晓南街站钢便桥荷载试验研究

广州地铁东晓南街站钢便桥荷载试验研究

一、跨地铁车站钢便桥东晓南街站是广州轨道交通2号线和规划线路的一部分。位于东晓南街与玉港路和东规划路交汇处。在挖掘基础设施的过程中，道路被切断了。为了解决交通诱导问题，在地铁站挖掘基础钢便桥。该便桥采用了国产“321”型加强型贝雷架,共有11节,跨径33米,桥面总宽14.5米,分双向两车道,双侧人行道。设计荷载为汽-20,重车30吨。加载横向布置图如图1所示:测试目的是通过荷载试验,判断桥梁的工作状态,并根据桥梁检测和荷载试验结果,结合结构计算分析,对桥梁的工作状态进行综合评估。二、静态加载测试(一)试验2:四汽车荷载根据《大跨径混凝土桥梁的试验方法》的要求,桥梁的静力试验按荷载效率η来确定试验的最大荷载。静力荷载效率η的计算公式为:式中:Sstat——试验荷载作用下,检测部位的变形或内力的计算值;S——设计标准荷载作用下,检测部位的变形或内力的计算值;δ——设计取用的动力系数。本次试验为验收性试验,荷载效率取值范围为0.8~1.05。试验选用2台加载车辆(总重300kN,后轴120kN),分三级加载,每级的加载载位分别为4.5m、4.0m、3.5m(该长度是汽车轴心至跨中的距离)。在试验荷载作用下进行:(1)跨中截面贝雷片上弦杆和下弦杆的应变测量;(2)跨中截面、1/4跨处、3/4处和支座处挠度观测。(二)荷载作用下的跨中截面上下弦杆响应按照《公路桥涵设计通用规范》(JTJ021-89),对于简支梁的设计活荷载作用下的内力与变形进行计算。在设计荷载汽车-20和人群荷载作用下,计算获得跨中截面上下弦杆的最大轴力,设计最大轴力为295kN。贝雷架桁梁跨中控制截面的最大试验内力和最大试验荷载效率如表1最大试验轴力和最大效率系数:表1中的数据表明试验荷载效率(η)接近于1,满足《大跨径混凝土桥梁的试验方法》的规定1≥η>0.8要求。1.最大挠度计算公式与试验方法的关系表2中实测的最大挠度为C2测点,扣除支座变形后的挠度值为47.4mm,残余挠度值为3.2mm。最大挠度测点C2相应刚接梁法理论计算挠度为45.1mm,实测最大挠度值与理论计算挠度值之比为1.049。结果满足《试验方法》:式中:α=1.05,β=0.7的要求。最大挠度测点C2相应刚性横梁法理论计算挠度为44.6mm,实测最大挠度与理论计算挠度值之比为1.063。结果不满足《试验方法》:式中:α=1.05,β=0.7的要求。最大挠度测点C2的残余变形与其挠度比值为0.068,满足《试验方法》条件:式中:α=0.2的要求。在刚接梁法下,最大挠度测点各级的校验系数刚好满足《试验方法》的条件,其试验结果可用于桥梁承载能力的评价,但是各级校验系数都大于1,实测的整体刚度比较差。2.最大应变测点参数将A截面实测应变值如图3,并将最大应力测点各级的校验系数汇总于表3所示:表3中最大变为2号纵梁下弦应变测点M4试验值为226με,残余应变为20με。最大应变测点M4相应的理论值为276με,实测应变值与理论计算应变值的比值为0.821,满足《试验方法》:式中:α=1.05,β=0.7的要求。表3中最大应变测点M4的残余应最大为20με,其相对残余应变为0.089,满足《试验方法》条件:式中:α=0.2的要求。表3给出受力最大的2号给纵梁下弦杆应变校验系数,各级应变的校验系数都在1.05与0.7之间,满足《试验方法》的条件。三、动态加载测试(一)第三,试验结果的计算机分析和动载试验动态测试的测点布置在3号梁跨中截面处的贝雷架上,设置了一个891-型速度传感器。振动信号使用速度传感器予以测量,通过滤波器、放大器和积分器送至数据采集器,并由计算机进行数据采集和记录,然后再通过专用分析软件进行分析,给出大桥动态试验结果。动载试验是采用一台重量为350kN的汽车,按下三种工况进行动载试验:1.在桥面上,汽车分别以10km/h和20km/h的行驶速度进行跑车使桥梁产生受迫振动,量测桥梁的振动频率和振幅。2.在桥面上,汽车分别以10km/h和20km/h的行驶速度进行跑车,在简支梁桥跨中紧急刹车使桥梁产生受迫振动,量测桥梁的振动频率和振幅。3.在桥梁无车辆通行时,桥梁受环境自然激励,量测桥梁的固有振动频率。(二)小纵梁和补偿横弯固有频率使用结构分析软件对该桥进行模态分析计算,考虑了桥面板、小纵梁和横梁对质量的贡献的理论计算第一阶竖弯固有频率为2.172Hz。一阶频率实测值为1.915Hz,实测值略小于理论值,表明该桥试验跨的实际动刚度基本满足设计要求。四、设计荷载等级综合静动载试验检测结果及分析,结论为:测试跨桥梁工作状况正常,其承载能力基本满足汽-20的设计荷载等级要求,结构强