城市人行天桥荷载试验

城市人行天桥荷载试验

杨亮 范 磊

贵州苏交科工程勘察设计有限公司 贵州省贵阳市 550081

摘要 通过对某人行天桥建立有限元模型并对其进行力学计算与理论分析，与试验数据进行对比，以此来评价该天桥承载能力，为该天桥的后期养护提供依据，同时水袋加载法为同类型人行天桥荷载试验提供了参考。结果表明，对该人行天桥的结构受力分析和计算方法可行，该天桥的承载能力满足设计和规范要求。

关键词　人行天桥 荷载试验 承载能力 水袋加载;

工程概况

某城市人行天桥为四跨连续梁桥，跨径布置为（35+35+21+21）m，上部结构采用斜腹板钢箱梁（Q345），梁高1.4m，顶宽4.4m，桥面通行净宽4m。为检验成桥质量，采用水袋加载法进行荷载试验，本文对该天桥的结构特性及承载能力进行了分析，同时水袋加载法为同类型人行天桥荷载试验提供了参考。

计算分析模型

采用桥梁专用有限元计算软件MIDAS civil/2012建立人行天桥模型（连续梁桥）。桥梁轴线按照实际坐标输入，全桥共分54个单元，单元类型为梁单元。主梁为钢箱梁，材料为Q345。设计人群荷载5kPa，二期铺装5kN/m。

图1 人行天桥有限元模型

图2 设计荷载下弯矩包络图（单位：kN.m）

静载试验

3.1 测试断面

根据桥梁表观检查结果及现场实际情况，该人行天桥选取第1跨和第2跨作为试验跨，选择第1跨最大正弯矩截面（1-1截面）、1#墩顶最大负弯矩（2-2截面）、第2跨最大正弯矩（3-3截面）作为测试断面。

图3 测试断面布置图

3.2 测点布置

人行天桥挠度测点、应变测点布设如下图所示。

图4 天桥挠度测点、应变测点布置图

说明：3-3、1-1断面在桥面各布置2个挠度测点，依次编号为1~4；3-3、2-2、1-1断面在箱梁底部各布置3个应变测点，依次编号为1~9。

2.1 现场加载

现场采用3m宽水袋进行加载，各工况分三级加载，水袋的均布荷载不仅能较真实的模拟人群荷载，且能避免集中加载对试验结果的影响。

（1）3-3截面正弯矩工况满载（第三级）水箱加载位置。

图5 3-3截面正弯矩工况满载加载图

（2）2-2截面负弯矩满载（第三级）水箱加载位置。

图6 2-2截面负弯矩工况满载加载图

（3）1-1截面正弯矩满载（第三级）水箱加载位置。

图7 1-1截面正弯矩工况满载加载图

表1 各试验工况荷载效率

本次试验的静载试验效率为0.85~0.94，其试验检测结果能充分反映桥梁的实际工作状况。

静载结果

各试验工况满载时（第三级）主要挠度测点计算值、弹性测值及校验系数^[1]见下表。

表2 挠度测试结果

注：挠度值为负表示挠度向下，挠度值为正表示向上翘起。

图8 挠度实测值与计算值对比图

各试验工况满载时（第三级）主要应变测点计算值、弹性测值及校验系数见下表：

表3 应变测试结果

注：应变以με（微应变）计，1με=10^-6ε，拉为正，压为负。

图9 应变实测值与计算值对比图

各截面主要测点的挠度校验系数和应变校验系数均满足《公路桥梁承载能力检测评定规程》(JTG /TJ21-2011)中不大于1的要求，主要控制测点相对残余挠度和相对残余应变不大于20%，表明该人行天桥刚度、强度均满足设计要求。

自振频率测试

采用结构有限元分析软件MIDAS Civil进行建模与分析桥梁理论振型。采用高灵敏度的DH610拾振器拾取结构振动信号并由计算机采集记录和分析得出结构的自振频率。桥梁自振频率实测值与理论计算值的对比如下表。

表4 自振频率计算值与实测值

结论

（1）各工况静载作用下，结构应变、挠度测点的校验系数和相对残余均满足规范要求；静载满载下跨中最大挠度为-15.93mm，即L/2165，满足《城市人行天桥与人行地道技术规范》挠度限值L/600的要求^[2]。

（2）该桥一阶竖向频率实测值与理论值的比值为1.02，表明结构实际刚度大于理论值，结构动力性能满足要求。实测自振频率为3.71Hz，满足《城市人行天桥与人行地道技术规范》规定的人行天桥竖向自振频率大于3Hz的要求^[2]。

（3）人行天桥宽度较窄，不利于现场加载，水袋加载法进行人行天桥荷载试验，具有准确、高效的特点，可为同类型桥梁荷载试验提供参考。

参考文献

JTG/T J21-2011，公路桥梁承载能力检测评定规程[S]

CJJ 69-95，城市人行天桥与人行地道技术规范[S]