秦宇毅

（重庆交通大学土木工程学院 重庆 400074）

基于Midas civil的某人行天桥静力荷载试验方案分析

秦宇毅

（重庆交通大学土木工程学院 重庆 400074）

静力荷载试验是桥梁检测重要技术手段之一，对保证桥梁安全运营有重要意义。本文以某人行天桥为例，建立有限元实体分析模型，着重分析静载工况的设置，确定静力荷载试验方案。

静力荷载试验；人行天桥；加载工况

1.概述

桥梁静力荷载试验是按照桥梁设计荷载等级，根据荷载的最不利位置，对桥梁结构进行加载，测试控制截面的静位移、 静应变等桥梁结构荷载响应，并根据测试结果推断桥梁结构在荷载作用下的工作状态和使用能力。本文以某人行天桥为例，采用Midas civil进行建模分析确定其静力荷载试验方案。

2.项目概况

该人行天桥平面采用圆弧形结构跨越道路,跨径 18+19+34.5+22.86m，全长94.36m。桥面横向全宽3.7m，净宽3.5m，梯道全宽2.2m，净宽2.0m，桥上设置最大1.0%的桥面纵坡和1.0%的双向横坡。为满足周边行人上下天桥的需要，天桥两侧梯道布置有1:2的梯道。主梁及梯道梁均采用钢结构。上部结构为等截面钢箱梁，天桥梁高为1.4m。钢箱梁顶宽3.7m，底宽2.0m，梯道梁梁高0.3m，宽0.7m。箱梁顶板采用12mm厚钢板，底板采用20mm厚钢板，腹板采用16mm厚钢板。为增强钢箱梁的整体稳定性，每隔1.5m设置一道横隔板，并在支座位置加密，箱梁顶底板及腹板均设置纵向加劲肋，以保证满足其受压时的局部稳定性。根据本桥结构的受力特点，采用桥梁有限元程序Midas/CIVIL建立梁单元模型对该人行天桥结构进行分析计算.。

3.检测内容

⑴依据该人行天桥相关技术资料，确定其材料特性和截面几何特性参数，利用有限元分析软件建立桥梁结构模型，对其进行试验理论计算分析。⑵根据该人行天桥结构受力及构造特点、施工质量等因素，选取桥梁具有代表性桥跨作为试验跨，该人行天桥选择第三跨和第四跨。并对试验跨各控制截面进行应力(应变)、挠度等测试。⑶该人行天桥静载试验测试项目：试验荷载作用下，控制截面钢箱梁应力测试；试验荷载作用下，控制截面最大挠度测试；其它异常现象观测。

4.确定控制截面及测试内容

4.1 控制截面

根据《公路桥梁承载能力检测评定规程》JTG/T J21-2011相关规定，结合桥梁结构形式、受力特点及移动荷载作用下的内力和挠度包络图，确定本次试验的控制截面： J1、J2、J3。

图5.1 控制断面布置图

4.2 测试项目及试验内容

J1截面： 测试最大正弯矩，各级荷载下的控制测点应变和挠度及满载时沿横向分布的挠度；J2截面： 测试最大正弯矩，各级荷载下的控制测点应变和挠度及满载时沿横向分布的挠度；J3截面： 测试最大负弯矩，各级荷载下的控制测点应变。

5.测点布置

应变测点布置：J1截面，布置在箱梁腹板和底板；J2截面，布置在箱梁腹板和底板；J3截面，布置在箱梁腹板和底板。

挠度测点布置：J1、J2截面，布置在桥面上，用电子水准仪进行观测。

6.加载工况

试验加载位置与加载工况的确定主要依据以下原则进行：

⑴ 尽可能用最少的水量达到最大的试验荷载效率；⑵在满足试验荷载效率以及能够达到试验目的前提下，加载工况进行简化、合并，以尽量减少加载位置；⑶每一加载工况依据某一加载试验项目为主，兼顾其他加载试验项目。⑷对于桥下净空较高桥梁，在搭设支架平台安装挠度传感器无法保证测试要求时，则须从桥面上测量测试截面各测点的挠度，加载车的布置避开测试截面的位置，供水准仪测量时立尺使用

静载试验水箱荷载布置：

⑴工况1：在第三跨布置纵向长度12m，横向宽度为3.5m，高度为0.686m的水箱，沿J1截面对称布载，J1截面离桥墩距离为17.15m。（J1截面最大正弯矩加载工况）

⑵工况2：在第四跨布置纵向长度9m，横向宽度为3.5m，高度为0.686m的水箱，沿J2截面对称布载，J2截面离桥墩距离为12m。（J2截面最大正弯矩加载工况）

⑶工况 3：水箱位置不变情况下，在第三跨布置纵向长度 12m，横向宽度为3.5m，高度为0.8m的水箱；在第四跨布置纵向长度9m，横向宽度为3.5m，高度为0.8m的水箱。（J3截面最大负弯矩加载工况）

7.荷载试验效率

根据《公路桥梁承载能力检测评定规程》（JTG/T J21-2011）等规范相关的规定，静力试验荷载的效率系数η取值范围为：0.95≤η≤1.05。

工况一: J1截面最大正弯矩理论计算值1260.1kN·m，试验计算值1263.6 kN·m，荷载试验效率：1.00。工况二: J2截面最大正弯矩理论计算值769.7kN·m，试验计算值776.4 kN·m，荷载试验效率：1.01。工况三: J3截面最大负弯矩理论计算值-1451.0kN·m，试验计算值-1428.4 kN·m，荷载试验效率：0.98。

8.结语

桥梁静力荷载试验是一项复杂而细致的工作，本文以实际工程为例，讨论了控制断面位置的确定，控制断面的测试内容，测点布置及加载工况，重点在于加载工况。对该人行天桥进行水箱加载，利用桥梁有限元分析软件 Midas Civil建立桥梁有限元模型，合理确定其加载位置及布置形式。结合荷载试验数据分析和判定桥梁的承载能力，为该桥今后运营养护及长期健康状况评价提供基本结构原始参数。

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秦宇毅，硕士研究生，重庆交通大学土木工程学院