空间组合拱桥模型试验研究模型桥梁分析及原型桥梁的设计施工建议.doc

空间组合拱桥模型试验研究——模型桥梁分析及原型桥梁的设计施工建议 第3卷 2OO4正 第6期 l2月 广州大学学报(自然科学版) JournalofGuangzhouUniversity(NaturalScienceEdition) V01.3No.6 Dec.20o4 文章编号:1671-4229(2004}06-0559.05 空问组合拱桥模型试验研究 —— 模型桥梁分析及原型桥梁的设计施工建议 李永河,刘爱荣,张俊平,黄海云,赵新生,梅力彪,蔡卡宏 (广州大学土木工程学院,广东广州51o4o5) 摘要:在文献[1,2]基础上,就中山一桥模型试验测试结果与理论计算结果进行了比较,根据试验结果提出了 设计施工建议.使用荷载试验表明:原型桥梁各受力构件截面拟定得比较合理,刚度比较匹配,内力分配比较 均匀,且有足够的安全贮备.模型桥梁的理论计算结果与实测结果的比较表明:实测值与理论计算值吻合较好. 关键词:空间组合拱桥;模型试验;测试结果 中图分类号:TU312文献标识码:A 1模型桥梁理论计算模式 为指导模型试验,验证设计计算理论,在模型 试验前,针对模型桥梁进行了三维有限元仿真分 析.需要说明的是:原型桥梁计算的计算工具,单 元划分,加载方式等方面与模型桥梁分析计算完 全一致,这样就保证了计算结果的一致性,也为通 过模型试验验证设计计算理论奠定了基础.模型 桥梁的计算内容与其试验内容一一对应,模型桥 梁计算采用ANSYS通用分析软件,包含了77584 个四节点空间板壳单元,5500个空间实体单元和 53个空间杆单元,计算模型如图1所示. 图1模型桥梁计算模型 Fig.1Calculationmodelofmodelbridge 2主要工况下模型桥梁实测结果与 理论计算结果的比较 2.1恒载,荷载作用反应比较 恒载及最不利荷载作用下各主要测点的位 移,应变及承台反力的实测值与理论计算值的比 较见表1～表3及图2～图5.从表中可以看出,主 要测点的位移及应变的实测值比理论计算值略 大,而承台反力实测值比理论值略小一些,总体说 来实测值与理论值吻合较好.之所以如此,是因为 理论计算拱肋内填混凝土按实体单元进行,且约 束是按完全刚性来考虑的,而实际上拱肋与其内 填混凝土之间总有一些间隙,无法达到整体状态, 而实际约束情况是8根粗钢筋连接力传感器,也 不可能是完全刚性的,这就造成应力与位移实测 值略大于理论计算值. 2.2结点加载反应比较 座拱横梁结点及边拱横梁结点加载各主要测 点的位移,应变及承台反力的实测值与理论计算 值的比较主要结果见图6～图9所示.从图中可 以看出,主要测点的位移及应变的实测值比理论 计算值略大,而承台反力实测值比理论值略小一 些,总体说来实测值与理论值吻合较好. 收稿日期:2003—06—15:修回日期:2003—09—23 作者简介:李永河(1970一),男,讲师,主要从事桥梁结构试验及无损检测研究 广州大学学报(自然科学版) 表1恒载及最不利荷载作用下各主要测点位移 实测值与理论值 Table1Measuredandtheoreticaldisplacementvalueofmain measuringpointsunderconstantloadandworst-case changingloadmill 0 . 1 -2 . s . 4 - 5 02345 荷载等级 图2一期恒载各级荷载下中拱L/2挠度实测值与理论值 比较 Fig.2ComparisonofmeasuredvalueandtheoreticalvalueofL/ 2deflectionofmiddlearchunderalllevelsoffirstphrase constantload 第3卷 0234 荷载等级 图3二期恒载各级荷载下中拱L/2挠度实测值与理论值 比较 Fig.3ComparisonofmeasuredvalueandtheoreticalvalueofL/ 2deectionofmiddlearchunderalllevelsofsecond phraseconstantload 荷载等级 图4一期恒载各级荷载下座拱L/4上缘应变实测值与理 论值比较 Fig.4Comparisonofmeasuredvalueandtheoreticalvalueof strainofL/4uppersideforbasearchunderalllevelsof firstphraseconstantload 表2恒载及最不利荷载作用下各主要测点应变实测值与理论值 Table2Measuredandtheoreticalstrainvalueofmainmeasuringpointsunderconstantloadandwor