第五章静载实验方案设计.docx
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第五章静载实验方案设计
第五章静载实验方案设计
为查验本桥的实际承载能力状况，依照该桥要紧实验目的，拟定以下静载实验测试项目：
（1）桥梁操纵截面在实验荷载下的应变（应力）：
应变是衡量桥梁结构强度的一个重要指标；
（2）桥梁操纵载面在实验荷载下的最大挠度：
挠度是衡量整体桥梁结构实际刚度的重要指标之一。
（3）检查主梁是不是显现裂痕和观测在实验荷载作用下裂痕的开展情形；
（4）分析计算桥梁结构操纵断面的强度和刚度；
（5）分析在静载作用下桥梁的整体工作性能。
（6）通过计算和实验数据的比较，确信实验桥梁的承载力是不是知足要求。
5.2横向散布计算
截面特点值
从现场外观检测调查结果，范江岸桥8米跨径桥梁现状良好，问题要紧集中在13米跨径的梁板，本次计算以13米为分析样本。
跨中13m装配式钢筋混凝土空心板梁跨中截面特性依照MIDAS/SPC计算如下：
图5-2-1计算模型
结果如下：
A=2；Ixx=4；Iyy=4；J=4，
其中：
截面面积A=2；纵向抗弯惯性矩I=4；
横向抗扭惯性矩J=4。
横向散布阻碍线
该桥跨中由17块钢筋混凝土空心梁板组成，通过铰缝连接成整体，故采纳铰接板法计算荷载横向散布系数。
跨径:
13m;桥宽:
;
主梁根数:
17根;中梁间距:
m；空心板宽度:
以下是各梁板横向散布阻碍线：
图5-2-21号梁板横向散布阻碍线
图5-2-32号梁板横向散布阻碍线
图5-2-43号梁板横向散布阻碍线
图5-2-54号梁板横向散布阻碍线
图5-2-65号梁板横向散布阻碍线
图5-2-76号梁板横向散布阻碍线
图5-2-87号梁板横向散布阻碍线
图5-2-98号梁板横向散布阻碍线
图5-2-109号梁板横向散布阻碍线
图5-2-1110号梁板横向散布阻碍线
图5-2-1211号梁板横向散布阻碍线
图5-2-1312号梁板横向散布阻碍线
图5-2-1413号梁板横向散布阻碍线
图5-2-1514号梁板横向散布阻碍线
图5-2-1615号梁板横向散布阻碍线
图5-2-1716号梁板横向散布阻碍线
图5-2-1817号梁板横向散布阻碍线
阻碍线数据表
坐标X
1#梁
2#梁
3#梁
4#梁
5#梁
6#梁
7#梁
8#梁
0.0
0
0
1.0
0
0.088
2.0
0
3.0
0
0
0
4.0
0
5.0
0
6.0
0
0
0
7.0
0
8.0
0
0
9.0
0
10.0
0
0
0
11.0
0
12.0
13.0
0
14.0
0
0
0
0
15.0
0
0
16.0
0
0
17.0
0
阻碍线数据表续上表
坐标X
9#梁
10#梁
11#梁
12#梁
13#梁
14#梁
15#梁
16#梁
17#梁
0.0
0
0
1.0
0
2.0
0
0
3.0
0
0
0
0
0
4.0
5.0
0
6.0
0
0
0
7.0
0
0
0
8.0
0
9.0
0
0
10.0
0
0
0
0
11.0
0
0
12.0
13.0
0
0
0
14.0
0
0
0
15.0
16.0
0
0
17.0
0
横向散布系数
由上面阻碍线散布情形，计算各片梁的荷载横向散布系数。
a、两车道情形下布载，计算各板的横向分派系数：
图5-2-19两车道横向布置图
两车道荷载横向散布系数表
梁号
汽车
挂车
人群
1
2
6
3
8
4
5
5
49
6
2
7
7
32
8
30
9
28
10
30
11
32
12
7
13
49
14
5
15
8
16
6
17
b、三车道情形下布载，计算各板的横向分派系数：
图5-2-20三车道横向布置图
三车道荷载横向散布系数表
梁号
汽车
挂车
人群
1
2
6
3
8
4
5
5
49
6
7
7
32
8
30
9
28
10
30
11
32
12
7
13
49
14
5
15
8
16
6
17
按标准折减后三车道荷载横向散布系数表
梁号
汽车
挂车
人群
1
2
6
3
8
4
5
5
49
6
7
7
32
8
30
9
28
10
30
11
32
12
7
13
49
14
5
15
8
16
6
17
最后结论：
取两车道的横向分派系数进行结构计算和数据整理。
。
5.3结构计算
恒载计算
主梁自重由程序自动计算；桥面铺装重量按面积平均分派给主梁；
桥面铺装：
（0.02+0.06）×0.5×26=1.04KN/m（边板）
（0.02+0.06）×26=2.08KN/m（中板）
将1/2人行道板重量摊给边梁的每延米重力为g1=6.37KN/m，人行道现浇梁每延米重量为2.31KN/m；桥面铺装边板按（2+6）cm、中板按（2+6）cm的混凝土铺装计算。
二期恒载：
边板g=6.37+2.31+1.04=9.72KN/m；中板g=2.08KN/m。
活载效应计算
该桥设计荷载品级为汽车—20级，挂车—100，人群荷载3.5kN/m。
.1操纵截面及计算模型
操纵断面包括跨中断面，利用桥梁结构分析专用程序桥梁博士，对该板梁进行结构分析。
有限元计算模型如图5-3-1所示。
图5-3-1有限元计算模型图
.2边板活载作用
边板在汽车—20级，挂车—100作用下，弯矩图如下：
图5-3-2汽车荷载作用下边板最大弯矩图
图5-3-3挂车荷载作用下边板最大弯矩图
边板各操纵截面的荷载效应结果如下表所示:
边板结构计算结果
编号
位置
最大弯矩
（KN*M）
最大剪力
（KN）
竖向位移（mm）
17
L/2
注：
①竖向位移向下为负；
在挂车-100作用下，各项数值最大。
.3中板活载作用
中板别离在汽车-20，挂车-100作用下，弯矩、剪力图如下：
图5-3-4汽车荷载作用下中板最大弯矩图
图5-3-5挂车荷载作用下中板最大弯矩图
中板操纵截面的荷载效应结果如下表所示。
中板结构计算结果
编号
位置
最大弯矩（KN*M）
最大剪力
（KN）
竖向位移（mm）
17
L/2
注：
①竖向位移向下为负。
在挂车-100作用下，各项数值最大。
荷载组合效应计算
.1边板荷载组合计算弯矩应力图
荷载组合Ⅰ：
图5-3-6荷载组合Ⅰ边板最大弯矩图
荷载组合Ⅱ：
图5-3-7荷载组合Ⅱ边板最大弯矩图
.2中板荷载组合计算弯矩应力图
荷载组合Ⅰ：
图5-3-8荷载组合Ⅰ中板最大弯矩图
荷载组合Ⅱ：
图5-3-9荷载组合Ⅱ中板最大弯矩图
.3计算结果汇总
边板荷载组合Ⅰ结构计算结果
编号
位置
最大弯矩（KN*M）
最大剪力
（KN）
下缘裂缝（mm）
竖向位移（mm）
17
L/2
边板荷载组合Ⅱ结构计算结果
编号
位置
最大弯矩（KN*M）
最大剪力
（KN）
下缘裂缝（mm）
竖向位移（mm）
17
L/2
中板荷载组合Ⅰ结构计算结果
编号
位置
最大弯矩（KN*M）
最大剪力
（KN）
下缘裂缝（mm）
竖向位移（mm）
17
L/2
中板荷载组合Ⅱ结构计算结果
编号
位置
最大弯矩（KN*M）
最大剪力
（KN）
下缘裂缝（mm）
竖向位移（mm）
17
L/2
注：
①竖向位移向下为负。
5.3.4人行道板梁计算
依照外观检测结果，范江岸桥人行道板梁梁底显现较多密布的横向裂痕，且最大裂痕为0.19mm，据此对人行道梁板进行结构分析计算。
图5-3-10人行道板梁横断面（尺寸单位：
cm）
5.3.4.1恒载计算
自重由程序自动计算；桥面铺装重量按面积平均分派给梁板；
桥面铺装：
××26=1.33KN/m
桥梁护栏及花架：
8KN/m
二期恒载：
g=6.37+1.33+8=KN/m。
5.3.4.2活载效应计算
人行道梁板设计荷载品级为人群荷载3.5kN/m。
5.3.4.2.1操纵截面及计算模型
利用桥梁结构分析专用程序桥梁博士，对该板梁进行结构分析。
有限元计算模型如图5-3-1所示。
图5-3-11有限元计算模型图
5.3.4.2.2人群活载作用
人行道板梁操纵截面的荷载效应结果如下表所示。
中板结构计算结果
编号
位置
最大弯矩（KN*M）
最大剪力
（KN）
竖向位移（mm）
17
L/2
-
注：
①竖向位移向下为负。
5.3.4.3荷载组合效应计算
人行道板梁操纵截面的荷载组合结果如下表所示。
人行道板梁结构计算结果
编号
位置
最大弯矩（KN*M）
最大剪力
（KN）
下缘裂缝宽度
（mm）
竖向位移（mm）
17
L/2
注：
①竖向位移向下为负。
5.4实验荷载工况
本次静力荷载实验采纳三轴加载车进行加载，加载车型图见图5-4-1所示。
图5-4-1加载车车型图（尺寸单位：
cm）
本次实验采纳2辆重车加载,为了保证加载的准确,在实验前应付加载车辆（车重+载重）进行过磅，并对每辆加载车的前轴与后轴间距进行量测，各车前、后轴的轴重及轴距见表5.1。
结构计算按实际的轴距、轴重计算。
表5.1加载车辆参数一览表
检测车编号
检测车
车号
轴重（单位：
KN）
总重
（单位：
kN）
轴距（单位：
米）
前轴
后轴
1
浙B12790
2
皖KB3489
为保证实验加载的有效性和合理性,应使桥跨结构在最不利的荷载情形下加载检测，同时为了取得各工况下的横向分派情形，尽可能采纳多种加载方式，要紧工况如下：
工况1：
1/2L正弯矩最不利情形加偏载（靠南）；
工况2：
1/2L正弯矩最不利情形加偏载（靠北）；
工况3：
1/2L正弯矩最不利情形加中载；
工况4：
1/2L正弯矩最不利情形加载（两车均偏载）；
每次加载除常规记录数据外，均采纳两辆车分步加载，搜集其加载进程的数据，校核其准确性。
实验荷载工况下的理论数据计算
1/2L正弯矩最不利情形加偏载
自路缘石内侧50cm处布置第一辆车，第二辆车与第一辆车并排，间距130cm，如下图。
横向布置图（靠北侧）
（尺寸单位：
cm）
横向布置图（靠南侧）
（尺寸单位：
cm）
纵向布置图（尺寸单位：
cm）
图5-5-11/2L偏载加载
考虑到双侧偏载结构受力对称，且计算结果完全一致，结果仅需要将1#与17#、2#与16#等互换即可，因此以下只列出靠北侧加载数据。
.1荷载分项系数计算
荷载横向散布系数表（偏载加载）
梁号
汽车
1
2
3
4
5
0.196
6
7
荷载横向散布系数表（偏载加载）（续上表）
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
由上表所得，横向散布系数最大为0.216。
.2梁板计算弯矩、应力图
取3号板进行理论加载计算，以下是3号板的弯矩图：
图5-5-23号板弯矩图
.3梁板操纵截面计算结果表
1号板偏载结构计算结果
编号
位置
弯矩（KN*M）
剪力
（KN）
下缘应变（μm）
竖向位移（mm）
17
L/2
2号板偏载结构计算结果
编号
位置
弯矩（KN*M）
剪力
（KN）
下缘应变（μm）
竖向位移（mm）
17
L/2
3号板偏载结构计算结果
编号
位置
弯矩（KN*M）
剪力
（KN）
下缘应变（μm）
竖向位移（mm）
17
L/2
4号板偏载结构计算结果
编号
位置
弯矩（KN*M）
剪力
（KN）
下缘应变（μm）
竖向位移（mm）
17
L/2
5板偏载结构计算结果
编号
位置
弯矩（KN*M）
剪力
（KN）
下缘应变（μm）
竖向位移（mm）
17
L/2
21.3
-
6号板偏载结构计算结果
编号
位置
弯矩（KN*M）
剪力
（KN）
下缘应变（μm）
竖向位移（mm）
17
L/2
7号板偏载结构计算结果
编号
位置
弯矩（KN*M）
剪力
（KN）
下缘应变（μm）
竖向位移（mm）
17
L/2
8号板偏载结构计算结果
编号
位置
弯矩（KN*M）
剪力
（KN）
下缘应变（μm）
竖向位移（mm）
17
L/2
9号板偏载结构计算结果
编号
位置
弯矩（KN*M）
剪力
（KN）
下缘应变（μm）
竖向位移（mm）
17
L/2
10号板偏载结构计算结果
编号
位置
弯矩（KN*M）
剪力
（KN）
下缘应变（μm）
竖向位移（mm）
17
L/2
11号板偏载结构计算结果
编号
位置
弯矩（KN*M）
剪力
（KN）
下缘应变（μm）
竖向位移（mm）
17
L/2
12号板偏载结构计算结果
编号
位置
弯矩（KN*M）
剪力
（KN）
下缘应变（μm）
竖向位移（mm）
17
L/2
13号板偏载结构计算结果
编号
位置
弯矩（KN*M）
剪力
（KN）
下缘应变（μm）
竖向位移（mm）
17
L/2
14号板偏载结构计算结果
编号
位置
弯矩（KN*M）
剪力
（KN）
下缘应变（μm）
竖向位移（mm）
17
L/2
15号板偏载结构计算结果
编号
位置
弯矩（KN*M）
剪力
（KN）
下缘应变（μm）
竖向位移（mm）
17
L/2
16号板偏载结构计算结果
编号
位置
弯矩（KN*M）
剪力
（KN）
下缘应变（μm）
竖向位移（mm）
17
L/2
17号板偏载结构计算结果
编号
位置
弯矩（KN*M）
剪力
（KN）
下缘应变（μm）
竖向位移（mm）
17
L/2
注：
①竖向位移向下为负。
5.5.21/2L正弯矩最不利情形加中载
车辆横向加载按桥面中心对称加载，如下图。
横向布置图（靠北侧）
（尺寸单位：
cm）
纵向布置图（尺寸单位：
cm）
图5-5-31/2L中载加载
.1荷载分项系数计算
荷载横向散布系数表（中载加载）
梁号
汽车
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
由上表所得，横向散布系数最大为0.182。
.2梁板计算弯矩、应力图
取9号板进行理论加载计算，以下是9号板的弯矩图：
图5-5-49号板弯矩图
.3梁板操纵截面计算结果表
1号板中载结构计算结果
编号
位置
弯矩（KN*M）
剪力
（KN）
下缘应变（μm）
竖向位移（mm）
17
L/2
2、16号板中载结构计算结果
编号
位置
弯矩（KN*M）
剪力
（KN）
下缘应变（μm）
竖向位移（mm）
17
L/2
3、15号板中载结构计算结果
编号
位置
弯矩（KN*M）
剪力
（KN）
下缘应变（μm）
竖向位移（mm）
17
L/2
4、14号板中载结构计算结果
编号
位置
弯矩（KN*M）
剪力
（KN）
下缘应变（μm）
竖向位移（mm）
17
L/2
五、13号板中载结构计算结果
编号
位置
弯矩（KN*M）
剪力
（KN）
下缘应变（μm）
竖向位移（mm）
17
L/2
六、12号板中载结构计算结果
编号
位置
弯矩（KN*M）
剪力
（KN）
下缘应变（μm）
竖向位移（mm）
17
L/2
90.2
7、11号板中载结构计算结果
编号
位置
弯矩（KN*M）
剪力
（KN）
下缘应变（μm）
竖向位移（mm）
17
L/2
八、10号板中载结构计算结果
编号
位置
弯矩（KN*M）
剪力
（KN）
下缘应变（μm）
竖向位移（mm）
17
L/2
9号板中载结构计算结果
编号
位置
弯矩（KN*M）
剪力
（KN）
下缘应变（μm）
竖向位移（mm）
17
L/2
注：
①竖向位移向下为负。
5.5.31/2L正弯矩最不利情形加载（两车均边载）
车辆横向加载按桥面中心对称加载，如下图。
横向布置图1/2L偏载加载
纵向布置图（尺寸单位：
cm）
图5-5-51/2L偏载加载
.1荷载分项系数计算
荷载横向散布系数表（双侧偏载加载）
梁号
汽车
1
2
3
4
5
6
7
荷载横向散布系数表（双侧偏载加载）（续上表）
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
由上表所得，横向散布系数最大为0.169。
.2梁板计算弯矩、应力图
取1号板进行理论加载计算，以下是1号板的弯矩图：
图5-5-61号板弯矩图
.3梁板操纵截面计算结果表
一、17号板偏载结构计算结果
编号
位置
弯矩（KN*M）
剪力
（KN）
下缘应变（μm）
竖向位移（mm）
17
L/2
二、16号板偏载结构计算结果
编号
位置
弯矩（KN*M）
剪力
（
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