關(guān)于鋼結(jié)構(gòu)人行天橋靜載試驗檢測的探討

關(guān)于鋼結(jié)構(gòu)人行天橋靜載試驗檢測的探討摘要：鋼結(jié)構(gòu)人行天橋位于工業(yè)園附近K6+040樁號處。試驗天橋橫跨中山大道，全長57m，主橋全寬5.6m，人行凈寬4.3m。主橋采用鋼箱梁簡支掛孔。鋼板采用Q235B、Q235C、Q345qC、Q345C四種鋼材。該天橋上部結(jié)構(gòu)采用鋼箱梁結(jié)構(gòu)，靠近墩柱范圍設下牛腿，與鋼管墩柱焊接。箱梁底面為弧形，由一半徑為500cm的圓弧和兩半徑為665.3cm的圓弧反向相接而成，中間梁高最高處為60cm。鋼箱梁全寬5.6m，分15.0m，17.0m和13.0m三種長度。鋼箱梁采用縱橫梁加底板焊接而成，17.0m、15.0m、13.0m鋼箱梁有四片縱梁，縱梁間距為90cm和95cm兩種，縱橫梁腹板厚16mm。頂板用20mm厚鋼板將縱橫梁的上翼緣連接成一個整體，底板采用6mm厚鋼板封底。人群荷載取4.5kN/m2。其中17.0m鋼箱梁原設計中有五片縱梁，實際施工為四片縱梁，后經(jīng)建設單位、設計單位、監(jiān)理單位等各方洽商同意后，對橋梁采取相應的加強措施，且理論承載力滿足設計要求。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)；行人天橋；靜載試驗

1、橋梁靜載試驗

1.1靜載試驗內(nèi)容

1.1.1測試項目

(1)試驗跨控制截面在試驗荷載下的應力（應變），從而判斷試驗橋梁結(jié)構(gòu)強度是否達到承載能力的要求；

(2)試驗跨跨中和四分點控制截面在試驗荷載下的撓度，從而判斷試驗橋梁結(jié)構(gòu)實際剛度是否達到承載能力的要求；

(3)對加載過程中跨中控制截面可能的裂縫開展情況進行觀測，判斷結(jié)構(gòu)在荷載作用下的抗裂性能。

1.1.2測試截面

根據(jù)投標文件各項內(nèi)容及相關(guān)規(guī)范，結(jié)合橋梁結(jié)構(gòu)形式及受力特點，最終選取具有代表性的中跨及邊跨進行靜載試驗。

試驗橋跨的測試截面位置如圖1-1所示（1-1為邊跨跨中正彎矩截面，2-2為中跨跨中正彎矩截面）。

(3)對各控制截面的可能出現(xiàn)裂縫的部位進行監(jiān)測。

1.1.4加載效率

參考《大跨徑混凝土橋梁的試驗方法》，靜力荷載試驗的效率η的取值范圍為：0.8＜η≤1.0。

本次試驗理論計算采用MidasCivil2006橋梁分析軟件進行橋梁結(jié)構(gòu)分析。根據(jù)理論模擬計算的結(jié)果，結(jié)合本橋受力特點，對于邊跨的跨中最大正彎矩工況滿載采用在試驗跨中間25kN/m×7m的均布荷載；對于中跨的跨中最大正彎矩工況滿載采用在試驗跨中間26.9kN/m×6.5m的均布荷載。在試驗荷載作用下，控制截面的理論控制彎矩值、試驗荷載彎矩值及荷載試驗效率系數(shù)見表1-2。

1.1.6試驗流程

靜載試驗是整個橋梁試驗的核心內(nèi)容，其試驗流程如下：

(1)試驗跨預壓：以50%滿載重量在試驗橋跨進行預壓半個小時，然后卸載。

(2)儀器調(diào)試：試驗儀器能否正常工作是試驗成功的關(guān)鍵，因此在橋梁預壓時對相關(guān)測試儀器進行了仔細的調(diào)試，以保證正式加載試驗時儀器正常工作。

(3)靜載初讀數(shù)：測量、讀數(shù)、記錄人員各司其職，進行正式加載前初讀數(shù)。

(4)加載：根據(jù)試驗方案在橋面上標出明顯的加載位置，并安排專人指揮載重堆放。

(5)加載后讀數(shù)：加載后結(jié)構(gòu)的變形和內(nèi)力需要有一個穩(wěn)定過程，試驗時以控制點的應變值或撓度值穩(wěn)定為準，只要讀數(shù)波動值在測試儀器的精度范圍以及在《試驗方法》規(guī)定的范圍以內(nèi)，就認為結(jié)構(gòu)已處于相對穩(wěn)定狀態(tài)，可以讀數(shù)。

(6)卸載讀數(shù)：一個工況結(jié)束后，卸載完成，同樣經(jīng)過一個穩(wěn)定過程后，記錄各測點殘余值。讀完本次數(shù)據(jù)后即完成了一個工況，重復以上步驟進行下一工況的測試。

1.1.7試驗結(jié)果分析方法

主要從以下幾個方面來對橋梁靜載試驗結(jié)果進行分析評定：

(1)校驗系數(shù)

校驗系數(shù)ζ是評定結(jié)構(gòu)工作狀況，確定橋梁承載能力的一個重要指標，實測結(jié)構(gòu)校驗系數(shù)ζ是試驗的實測值與理論計算值的應變或撓度之比：ζ＝S實測/S理論，它反映結(jié)構(gòu)的實際工作狀態(tài)。根據(jù)《試驗方法》，ζ應滿足β＜ζ≤α，其中α、β取值見下表：

(2)實測值和理論值的關(guān)系曲線

由于理論的變位（或應變）一般按線性關(guān)系計算，如果測點實測彈性變位（或應變）與理論驗算值成正比，其關(guān)系曲線接近于直線，說明結(jié)構(gòu)處于良好的彈性工作狀況。

(3)相對殘余變位（或應變）

正常運營的橋梁應無殘余撓度，突然出現(xiàn)殘余撓度，說明該橋受到嚴重損傷或某處截面進入彈塑性。測點在控制荷載工況作用下的相對殘余變位越小，說明結(jié)構(gòu)越接近彈性工作狀況。對于新建預應力混凝土結(jié)構(gòu)，一般要求其值不大于20％。當相對殘余變位大于20％時，應在評定時，酌情降低橋梁的承載能力。

(4)結(jié)構(gòu)強度、剛度要求

試驗荷載作用下，主要測點應變、撓度校驗系數(shù)ζ應滿足表2-4所規(guī)定范圍。

(5)抗裂性

在試驗荷載作用下，裂縫寬度及長度不應超過相關(guān)規(guī)范所規(guī)定的允許值。

通過對實測校驗系數(shù)、實測和理論值的關(guān)系曲線、殘余變形、結(jié)構(gòu)剛度和抗裂性等各項指標綜合評定橋梁主體結(jié)構(gòu)的承載能力。

1.2靜載試驗結(jié)果及分析

靜載試驗與2010年6月8日凌晨0:00至3:00進行，歷時約3小時，整個試驗過程中溫差較小，可以不考慮溫度修正。

1.2.1結(jié)構(gòu)撓度結(jié)果分析

對鋼結(jié)構(gòu)天橋的撓度數(shù)據(jù)分析可知，中跨及邊跨的跨中截面在各級加載作用下的撓度隨荷載增加基本呈線性變化，橋梁處于彈性工作狀態(tài)。在試驗荷載作用下，兩個工況中橋梁實測撓度變形曲線均與理論變形趨勢基本吻合，實測值與理論值接近，其整體受力性能良好。兩個工況中各撓度測點的校驗系數(shù)在0.74～0.97之間，均在表1-4所規(guī)定的正常范圍內(nèi)，結(jié)構(gòu)剛度滿足設計及使用要求。

1.2.2結(jié)構(gòu)應變結(jié)果分析

對鋼結(jié)構(gòu)天橋的應變數(shù)據(jù)分析可知，兩個個工況彎矩控制截面在各級加載作用下的應變實測值隨荷載的增加基本呈線性變化，橋梁整體工作性能良好，基本處于彈性工作狀態(tài)。兩個工況中橋梁各梁底應變校驗系數(shù)在0.81～1.06之間，基本在表1-4規(guī)定的正常范圍內(nèi)，其強度滿足設計及使用要求。

1.2.3殘余變形分析

各工況試驗荷載卸載后控制截面的殘余變形見表1-9。

由表1-9可知，橋梁試驗跨殘余變形滿足《試驗方法》規(guī)定α1≤20％的要求，結(jié)構(gòu)彈性恢復能力較好。

2、結(jié)束語

從靜載試驗結(jié)果可