桥梁静荷载试验分析

桥梁静荷载试验分析 桥梁静荷载试验分析 司金金 (河南省路桥建设集团有限公司,河南商丘476000) 交通科技与经;I| 2010年第6期悔第62期) 摘要:在目前通常采用的桥梁静荷载试验中,试验规范推荐的分级加载法不能确保 在分级加载过程中桥梁结构的 多个控制截面同时是安全的.介绍安全加载域的定义,原理及计算过程,并优化加 载过程的计算,将所有加载车的 加栽位置比拟成一个广义的点,使得安全动态加载的问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 转化成求解安全加载域 边界的几何问题,易于计算出安全 加载路径. 关键词:静栽试验;动态过程;分级加栽;加载安全域 中图分类号:U446.1文献标识码:A文章编号:1008%696(2010)06—0094—03 TheBridgeStaticLoadExperimentAnalysis SIJin-jin (HenanProvinceHighwayBridgeConstructionGroupIAmitedCompany,Shangqiu476000,Henan,China) Abstract:Atpresent,itusuallyusesthebridgestaticloadexperiment,theexperimentalstandard recommendation'Sgraduationloadmethodcannotguaranteethatinthegraduationloadprocessbridge structure'smanycontrolsectionsimultaneouslyissafe.Introducedthatthesafeloadterritorythedefini— tion,theprincipleandcomputationalprocess,andoptimizestheloadprocessthecomputation,willpossess theloadvehicle'Sloadpositiontocompareageneralizedspot,causesthesafedynamicloadthe questionto transformthesolutionsafeloadterritoryboundarythegeometryquestion,easytocalculateth esafeload way. Keywords:deadloadexperiment;dynamicprocess;graduationload;loadspeacefulclosedre gion 桥梁静荷载试验主要是测试控制截面的应力 (应变),挠度等,一般为非破坏性试验.因此, 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 在静荷载试验加载的动态过程中,整个桥梁结构是 安全的,制定的加载过程是合理的.因此,要求结构 的各个控制截面的响应都必须处在安全控制范围 内.这里仅讨论荷载试验采用车辆加载的情况. 目前,国内许多单位在进行桥梁静荷载试验的 时候,其加载一般是按规范采用车辆分级加载,寄希 望于通过控制每级加载车的荷载大小来做到安全加 载.当桥梁结构仅有一个控制截面或部位的时候, 这种加载策略是正确的.事实上,当结构有多个控 制截面时,这种加载方法并不能确保每个控制截面 都不超限.在拱桥荷载实验中,一侧拱脚正弯矩加 载则很有可能造成另一侧拱脚负弯矩超限.在梁桥 加载过程中,若加载过程指定不合理,则会出现在某 收稿日期:2010-07—30 作者简介:司金金(1984一),女,助理工程师,研究方向:路桥工程 截面加载的过程中导致其它截面响应超限. 某具有5片主梁的2Om简支T梁桥, 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 荷 载等级为汽一超2O,挂一120.经计算,其单梁跨中 截面活载控制弯矩为1600kN?m,支点活载控制 剪力为236kN.荷载试验时,跨中截面荷载试验效 率取0.93,为达到跨中截面试验效率,经计算,需要 4辆重300kN轴距4m的2轴车,在跨中截面加载 时该4辆车按照2行2列布置,每列车的2个车均 为车尾对车尾并以跨中为对称线布置.现考虑如下 的分级加载方法:设进行偏载试验加载时,分2级加 载,每次加载1列车,每列车的两车后轴之间始终保 持4m距离,则在偏外侧列加载车辆的加载过程中, 单梁支点剪力将超过279kN.(279—234)/234= 19,显然这不是合理安全的加载过程.因此,要做 到安全加载,仅仅分级加载是不够的,还应在分级加 载的动过程中对全桥所有控制截面进行控制. 实际上,规范推荐的这种分级加载方法是静态 第6期司金金:桥梁静荷载试验分析?95? 控制策略,其荷载分级仅仅针对了测试的控制截面, 因此,其安全性也是仅仅针对该测试控制截面而言 的.对于非测试的多控制截面则无法简单地通过分 级加载保证在车辆加载的动态过程中不出现响应超 限.在实际的荷载试验中,往往是通过试算看加载 过程中其余截面响应是否会超限,显然在控制截面 数量较多时是比较困难的,因此,有必要研究在加载 的动过程中如何确定合理的分级加载方法和各车辆 的加载路线.目前,还没有文献对加载动态过程的 安全性进行过专门研究. 1安全加载域 对于多控制截面的安全加载,在研究桥梁静载 试验车辆自动加载系统时,可以按照这样一种加载 思路进行:首先确定各控制截面的安全加载域,然后 确定所有安全加载域的交集,该交集即为整个结构 的安全加载域.文献1中所指安全加载域是指车辆 加载的某一个范围,在该范围内布置车辆时,控制截 面的响应不超限.事实上,很难在理论上证明该加 载范围内的车辆加载的任意性,即是否对于该范围 的任意布载形式均为安全加载.故不能保证在整个 结构的安全加载域内任意布载,而使整个结构 安全. 为避免安全加载域内的加载任意性问题,在此 对安全加载域重新进行更确切的定义: 设荷载试验测试控制截面K需要辆加载 车,记加载车的位置为z,z,…,z.控制截面在 单个加载车辆荷载作用下的内力,应变和挠度等响 应为r(),定义K截面的影响函数为R(X) X一{zl,z2,…,z), R(x)一?r().(1)z—l 设所有控制截面的控制响应值为C>0,i一1, M,则安全加载域可定义为一个矢量集合或广义点 集{X) n{X),满足R(X)?Ci,i一1,M.(2) 这里Q为如图1所示的广义线域或面域.当 为面域时,即为文献1所指的安全域.此时3/7, z.,…,z是个相互独立的变量, 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示辆车可 任意布载而所有控制截面的响应值均不会超限.当 为线域时,则表示辆车不能任意布载,显然,此时 z,z,…,,37不是m个相互独立的变量,而受线域 的影响使得相互约束,约束方程即为线域的定义方 程如式(2). 控制域B为使控制截面荷载试验效率满足规 范要求的加载范围,若控制截面为j,则其定义方程 为式(3) O/?R(X)?(3) 式中:a=O.8,一1.05. 可能加载域A为所有布载方式的位置组合. 2安全加载域的计算 安全加载域的计算是在影响函数的基础上进 行.此时,按照有限元法计算桥梁结构影响线一般 可满足安全加载域计算精度的要求. 图1安全域的一般情况 考虑控制截面为M个截面,加载车为m辆车 的情况,此时,应注意到各控制截面响应函数是有限 个点(设为N)的插值函数,0表桥的一个端点,N 表桥的另一个端点.显然,每个控制截面可计算出 个点的响应函数值,计算出所有点的响应函数 值后,则可按式(2)分别计算M个控制截面的安全 域,其交集为整个结构的安全域,要完全计算出 M×个点的响应函数值的计算工作量是非常巨 大的.如某个截面采用1O辆加载车在100个加载 位置上布载,则其计算量为10?.显然,一个控制截 面有如此大的计算量是难以接受的.事实上,不需 要计算出所有点的影响函数,可只计算安全加载域 边界上的点.安全加载域边界方程见下式 Q{X),满足R(X)一Ci,i===1,M.(4) 为了减少计算量,可参考文献2中的薄膜法进 行计算.下面给出一种更简洁有效的算法. 2.1加载域的计算过程 1)在可能加载域上计算出若干个点的响应函数 值R,设有k个点; 2)计算出k个点中任意两点距离,d(一1,k; J一1,忌),当i=j时,令d一1; 3)计算D—d2iji×(Iog(一1)(==:1,k; 一1,k),当i一时,D一O; 4)计算EwJ:[D]一1×[R],[]表示矩阵; 5)计算出某点与k个点中每点的距离d:,i一 1,k; 6)则该点的响应函数估计值为R一[w][]; 7)从可能加载域的边界开始搜索点,使得该点 交通科技与经济第12卷 满足式(3); 8)向前继续搜索该点的周围点,使得该点满足 式(3); 9)搜索完成后,重复步骤7),8),但此时式(3) 中的约束条件右端项C取aC取<1,实际计算中 可取a=0.9; 10)第9)步完成后,即得到安全加载域Q,Q 是结构实际安全加载域的一个子集; 11)若该子集与控制域B元交集,则重新搜索 可能加载域的其余边界点. 在计算过程中,应计算出所有控制截面的[w] 后,再统一进行5),lo)步的计算.若第7)步失败, 则该结构对于拟订的车辆荷载不存在一个安全的加 载动过程,此时必须改变加载车辆的轴重,轴距等. 按上面所述方法计算出的安全加载域Q必须 与控制域B有交集,否则兀实际意义.典型的安全 加载域如图2所示,并示出了其中一种加载路径L. 加载路径L对应了加载车辆从桥外行驶到控制域B 的过程,加载路径L在可能加载域A上的端点对应 了车辆加载的初始位置. 图2结构的典型安全加载域 一 般情况下,加载路径的起点在图2的左下角 点或右上角点,即Xo==={o,o,…,0)或xN一{N, N,…,N),根据影响函数的定义,和X对应了 所有车在桥的两端点,显然此时的影响函数 R(Xo)一R(X,)一0<C. 由于在计算安全域的时候,是针对式(4)进行求 解,而式4是多控制截面的安全加载域的定义,故实 际求出的加载路径L是使所有控制截面的响应都 不超限的安全加载路径.从而对于具有多控制截面 桥梁的安全加载域和加载路径的问题得以一并 解决. 对于控制域B的求解也可参照上述方法进行, 此时只需将式(4)参照式(3)分别替换为Rj(X)一a 和R,(X)一,并求其交集即得控制域B. 2.2加载过程的优化 在荷载试验过程中,一般希望加载的路线总长 最短.实际上可归结为求最短路径问题.具体算法 可参考的文献较多,在此不再进行讨论. 3结束语 通过将荷载试验车辆加载位置比拟成广义点, 使得车辆加载的动过程的安全性问题转化为计算加 载安全域的边界问题,使得计算工作量大大减少,同 时安全域边界得出后,也就容易得出车辆实际的加 载路径.这样在理论上和算法上解决了桥梁静荷载 试验加载动过程中的安全性问题. 参考文献 [1]石永燕,王云莉.静载试验车辆自动加载算法及系统EJ]. 公路交通技术,2003(2):24—26. [2]王云莉,石永燕.薄膜法进行河道地形等值线仿真EJ].水 利水电技术,2004(6):56—58. [3]王武勤.大跨度桥梁施工技术[M].北京:人民交通出版 社,2007. E4]徐君兰.大跨度桥梁施工控制EM].北京:人民交通出版 社,2000. Es3程培生.挂蓝静载试验方法设计及计算分析EJ3.交通科 技与经济,2010,12(3):94—95. [责任编辑:王欣]