[doc] 钢筋混凝土简支梁桥实测挠度参考限值的商榷

[doc] 钢筋混凝土简支梁桥实测挠度参考限值的商榷 钢筋混凝土简支梁桥实测挠度参考限值的 商榷 7产D, 第4期东北公路?77? 女-女 i讨论l* 钢筋混凝土简支梁桥实测挠度 参考限值的商榷 坐钱寅泉乒,手/?2 (东北林业大学)(黑兜扛省林业设计研究院) l摘要本文j钢筋混凝土简支梁桥理论和实测挠度的不同 .根据实测资 料并参照铁路桥梁的,提出实濯{挠度参考限值应为跨拄的三千 分之一 关键词钢筋混凝土桥挠度限值 1问题的提出 桥梁在正常使用荷载作用下,除满足承 载能力极限状态的要求外,尚应满足正常使 用极限状态的要求.桥梁结构的挠度是反映 正常使用的一项重要指标,《公路钢筋混凝土 及预应力混凝土桥涵设计规范》(简称《公桥 规》)规定钢筋混凝土简支梁桥在设计时用材 料力学的方法计算其变形,在汽车荷载(不计 冲击力)作用下,主梁跨中的最大竖向挠度不 应超过L/600.《公路旧桥承载能力鉴定方 法》也规定在进行桥梁检算时的最大挠度不 应大于《公桥规》的有关规定. 《公桥规》提出的容许挠度限值,是基于 将桥跨结构中的某根主梁视为一个独立的构 件进行计算,并据大量的试验数据和经验规 定的,所以它只能作为设计计算时衡量变形 的指标,但不能作为现有桥梁由桥面板,主梁 及横梁等所组成的整个桥跨结构在使用荷载 作用下进行荷载试验时实测挠度的限值.在 有些桥梁荷载试验总结中,往往以实测挠度 和《公桥规》规定的L/600限值比较来判断 桥跨结构是否满足刚度的要求,这是不妥的. 注1993年5月13日收到 大量桥梁荷载试验表明,钢筋混凝土简支粱 桥在车辆荷载作用下跨中的竖向挠度若接近 L/600时,桥梁的实际状态将不堪设想,甚至 是不可能出现.另外通过荷载试验还表明,桥 梁的承载能力已难满足要求,而其实测挠度 却很小,和《公桥规》的限值相差仍较悬殊,说 明该挠度限值在桥粱实测挠度中已失去意 义. 通过荷载试验评定桥梁状况时,实测挠 度是一项重要的内容,它除直接反映桥梁结 构的整体工作质量以外,同时还能及时反映 出荷载试验的效果等为此我们进行了多座 桥梁的荷载试验,在分析这些资料的基础上, 并参照有关行业部门的规定,提出钢筋混凝 土简支梁桥在正常使用荷载作用下实测挠度 的限值,供参考商榷. 2实侧资料的说明及分新 2.1实测资料的说明 现将试验桥的实测挠度及有关计算结果 列于表1. 表中理论计算挠度值,是在设计荷载作 ?78?东北公路1993 用下按《公桥规》由下式计算f一 !… 0.85EL… 式中:M一跨中最大静活载弯矩; En一按设计的混凝土的标号由规范查 得相应的弹性模量值; Io一开裂截面的换算惯性矩. 由于荷载试验时,现场等各方面条件所 限,试验荷载和设计荷载的计算图式一般都 不可能相同.为便于比较,此时需将试验荷载 作用下的实测挠度值,换算成设计荷载时的 挠度.换算时假定简支梁挠度曲线为半波正 弦曲线,按虚功原理和挠度等效原则,将作用 于桥跨结构的各集中轴重Pi换算成为作用 于跨中截面的等效集中荷载Po(图1).按 下式计算 表1试验桥实剥挠度及有关计算结果 Po:?Psin(2)称为荷载换算系数即叩一Pod/Pos.按弹性 …….出# 结构小变形原理可得出设计荷载作用下的实舯 :_蔷.一…………一2一 譬兰苎轴重……Yd--%,Y(3) .:至要塞要塞,式中:Ys一试验荷载作用下钢筋混凝土简支’矍萼 棼.:萼曼鼍兰载, 可按’苎妻着菜翼力.目前宜以自的等效集中荷载Pod及Pos,二者的 比值,…,………………,… 第4期糸北公路?79? 实测的承载能力鉴定系数Ks进行,表l所 列Ks值按下式计算. 结构抗力效应一实测永久荷载效应 …一可变荷载效应的最不利组合 按该式计算结果若: Ks?1时,表明桥梁结构满足或达到承 载能力的要求; Ks<l时.表明桥梁结构不能满足承载 能力的要求. 由表1可以看出,除呼中呼玛河大桥外, 均满足承载能力的要求. 2.2理论及实测挠度值的分析 从表1所列数据知,实测挠度值(已换算 成设计荷载作用下)都远小于相应的理论计 算值,现从以下几个方面分析原因. 2.2.1计算刚度的取值 (1)桥跨结构构件产生的挠度应是沿整 个跨长方向变形的综合效应,由于钢筋混凝 土简支梁在使用荷载作用下,一般是带裂缝 工作的,所以应考虑取沿构件整个长度范围 平均应变i和平均曲率相应的短期刚度 Bd.大量的试验和理论分析表明,该短期刚度 计算较为困难,为了在计算中得到简化,且考 虑到力学的概念,一般都是在弹性刚度 的基础上乘以折减系数口作为短期刚度.对8 的取值《公桥规》考虑到车辆荷载的重复作用 等因素,规定取为0.85,这种在弹性刚度的 基础上乘以折减系数的作法显然是近似的 (2)截面惯矩I.的取值《公桥规》规定 对钢筋混凝土简支梁桥在计算挠度时取用换 算截面惯性矩,即不计受拉区混凝土工作.据 国内外一些试验资料都证实,中性轴以下的 受拉区混凝土开裂后仍具有一定的刚度.当 然在未开裂截面其剐度将会更太,这种完全 不考虑混凝土受拉区工作的计算方法,显然 和实际不符,实际的惯性矩要比计算时所取 的换算刚度太得多 (3)弹性模量En在计算时按混凝土的 设计标号由《公桥规》的规定取用是近似的 同时一般来说钢筋混凝土桥其混凝土的实际 标号比设计高,试验及统计资料还表明,浇筑 一 年后混凝土的弹性模量将增加l5—2o, 而且随时间的增加还会继续增高.综上钢筋 混凝土简支梁的实际刚度要比设计计算时所 取的短期刚度Bd一0.85Enlo要大,它导致 了实测挠度小于理论计算挠度值. 2.2.2桥面铺装参与主梁共同工作的影响 已往设计一般不计或只计部分桥面铺装 参与主梁工作,实际桥面铺装不但全部参与 主梁工作,同时还使荷载横向分布均匀.对呼 中呼玛河太桥等所做的裸梁及铺上桥面后的 对比试验表明,裸梁情况下的实测挠度比有 桥面铺装时大15以上. 2.2.3其它影响因素 (1)荷载攒向分布的计算假设条件和实 际不完全相符; (2)支座摩阻力的存在使粱各截面产生 负弯矩,从而也将导致梁的实测挠度小于理 论计算值.该影响量显然和梁高及跨径的比 值,以及支座的工作条件有关. 实测挠度和理论计算挠度的比值称为挠 度校验系数,它反映理论和实际昀合程度的 一 个方面.对试验桥的校验系数经计算后列 于表L《铁路桥梁检定规范》(铁工电字 1279--1977)认为铁路钢筋混凝土简支梁桥 的校验系数的常值为0.55—0.65.《公路旧 桥承载能力鉴定方法》认为其常值是0.5-- 0.9.从中可以看出公路桥梁的挠度校验系数 离散性比铁路桥梁太,且其上限值比铁路桥 梁高得多,就表l试验结果来看,该0.9的上 限值偏太,在一般情况下很难出现. 3实测相对挠度参考限值的提出 3.1按实测资料分析 由粕1所列八座钢筋混凝土简支粱桥的 实测挠度,可求出实测相对挠度的平均值X = 吉(__一+……+ )一__挠度校验系数的平 ?8O?东北公路1993年 据孝最大实测:’ s:毒璺.的璺宴.-o,则挠度的;.芊.比苎登竺毫冀篾妻 一 O,5 ... 5-- … 0.磊呈,丕该 ?!提竺苎摹兰苎磊;荏.:,堡要 :竺妻:藁/4~一…o.3-o.《竺璧要耋苎苎 4ram “ 裂缝:sss..又如十 !要蔓麦曼曼八站ji_桥,三藁度不,竺!曼的比例关系 ,面多:推算出 实测相对挠度参考限值y: . _I. :裂~,3--…0. ?82?东北公路1993g- 由表可见,越是重车相差越大.按等效破坏原 理确定养路费征收具体办法可有两个: l实际统计计算法 将社会实际车辆通过轴载折算成标准 车,然后把社会现有养路费总量进行分解,列 出标准车单车征费标准后,其它车辆进行折 算. 2估测试算法 估测某一标准车的养路费是合理的,然 后通过轴载折算系数反算各种车辆的征费标 准,最后汇总并进行比较征费总量,如果不适 应则再进行试算,直到适应为止比较可选几 处小区域作典型进行.按等效破坏原理折算 车辆轴载确定养路费征收标准,还具有以下 几项积极的意义. (1)有利于科学地调整养路费征收标准. (2)有利于刺激汽车生产厂家改进车辆 结构设计 这种方法最终能否在实际工作中得到应 用,还有待于继续做工作,要搞好调查试点, 特别是对于一些大吨位车辆还要做好工作, 对一些新的矛盾需要协凋,发现问题,及时解 决,使这一方法进一步完善. 参考文献: 1方福矗.路面工程 2公路黍性路面设计规范JTJ014—88 SUGGESTIONONDEGININGTHESTANDARDOFROAD MAINTENANCETAXBYVEHICLEAXLEL0ADINGS TaoYongjiu (BaichengAreaCommunicationBureauof.]’ilinProvince) Wei (YingkouHighwayBureauofLiaoningProvince) AbstractThispapersuggeststhatthetaxstandardofroadmaintenanceshouldbede finedbyvehlilcleaxleIoadings,whichwillbeconvertedfromtheequix,alentdestructionprin cipleforpavementdesign. KeyWordsAxleloadingRoadmaintenancetaxEquivalentdestructionprinciple (上接80页) oNTHELIMITVALUEF0RDEFLECTIONEXAMINATION0F SIMPLYSUPP0RTEDRCBEAMBRIDGE WangJingfaQianYinquanQiHuaien (NortheasternForestryUniversity)(ForestryResearchandDesignInstitute ofHeiLongjiongProvince) AbstractInthisPaper.thedeviationbetweentheoryandtevalueaboutdeflectionsof simplysupportedrein~orcedcoocretebeambridgesisexposedandbacdonth esetestdata limitvalueof1/3000fordeflectionexaminationofsuchbridgesissuggested. KeywordsReinforcedconcretebridgeDeflectionLimitvalue