[发明专利]一种监测连续刚构桥温度与活载变形的缩尺模型试验装置及其方法

说明书

本发明提供一种监测连续刚构桥温度与活载变形的缩尺模型试验装置及其方法，包括缩尺箱梁及用于支撑缩尺箱梁固定连接于缩尺箱梁下方的薄壁桥墩，缩尺箱梁的上表面放置有配重块，缩尺箱梁的一侧设置有开口，缩尺箱梁开口一侧设置朝向开口设置的冷暖鼓风机，缩尺箱梁跨中具有反力架，缩尺箱梁的背离冷暖鼓风机的一端及缩尺箱梁跨中下部具有设置有朝向缩尺箱梁分别用于测量箱梁端部水平变形和跨中竖向变形的箱梁千分表，薄壁桥墩上端侧部具有用于测量薄壁桥墩顶部水平变形的桥墩千分表，本发明利用监测连续刚构桥温度与活载变形的缩尺模型试验装置及其方法，且可直接监测连续刚构桥的绝对变形值，解决了其他监测手段无法直接测得箱梁变形的问题。

技术领域

本发明涉及一种监测连续刚构桥温度与活载变形的缩尺模型试验装置及其方法。

背景技术

连续刚构桥是桥墩与主梁固结的连续梁桥，由于其桥型简洁美观，整体性好，行车舒适及设计理论与施工技术较为成熟，深受桥梁设计者的喜爱，在100-300m的经济跨径范围内，已成为公路桥梁上最有竞争力的桥型之一。然而，目前大多数经过一段时间运营的连续刚构桥都出现了许多病害，其中跨中过度下挠引起的箱梁底部开裂已成为该桥型危害最大的病害，箱梁底部开裂后降低了箱梁的刚度，又加剧了跨中下挠，形成了一种恶性循环。为了保证桥梁的使用安全，目前工程界采用了增加体外预应力、粘贴钢板、粘贴碳纤维、加厚腹板、新增钢框架等各种方法进行加固，这些方法虽在一定程度上缓解了连续刚构桥的开裂和下挠情况，但若干年后加固处又出现了下挠和新的受力裂缝，反复的加固产生了高昂的维修费用，调查表明部分连续刚构桥的维修加固费用甚至超过了修建成本，直到目前为止，连续刚构桥跨中过度下挠与箱梁底部开裂仍然是困扰了桥梁工程师的一个工程难题。

连续刚构桥跨中过度下挠的问题至今尚未解决，有关该桥的健康监测已越来越受到工程技术人员的重视。桥梁挠度是评估桥梁健康状况及安全性的关键因素之一，与连续刚构桥的承载能力、刚度变化与内力分配密切相关，挠度过大将直接影响着行车舒适性及安全性，故对桥梁挠度进行监测能起到安全预警的作用，具有非常重要的意义。目前对连续刚构桥的健康监测普遍通过在桥梁结构中埋置传感器，对运营中的桥梁结构变形进行长期实时在线监测，根据监测数据分析桥梁的健康状况，评估桥梁的安全性，然而传感器只能采集到箱梁的相对应变值，再通过应变计算得到箱梁的相对变形值，无法直接测得箱梁在温度和汽车等荷载下的绝对变形值，况且由于桥梁运营的复杂性及病害问题常导致埋置箱梁内的传感器长时间使用后出现损坏或失效情况，无法准确地监测桥梁跨中变形情况。正是由于连续刚构桥监测技术及结构设计等不足，是导致连续刚构桥跨中下挠开裂病害无法得到有效解决的关键因素。

发明内容

本发明对上述问题进行了改进，即本发明要解决的技术问题是目前对连续刚构桥的健康监测普遍通过在桥梁结构中埋置传感器，对运营中的桥梁结构变形进行长期实时在线监测，根据监测数据分析桥梁的健康状况，评估桥梁的安全性，然而传感器只能采集到箱梁的相对应变值，再通过应变计算得到箱梁的相对变形值，无法直接测得箱梁在温度和汽车等荷载下的绝对变形值，况且由于桥梁运营的复杂性及病害问题常导致埋置箱梁内的传感器长时间使用后出现损坏或失效情况，无法准确地监测桥梁跨中变形情况。

本发明的具体实施方案是：一种监测连续刚构桥温度与活载变形的缩尺模型试验装置，其特征在于，包括缩尺箱梁及用于支撑缩尺箱梁固定连接于缩尺箱梁下方的薄壁桥墩，所述缩尺箱梁的上表面放置有配重块，所述缩尺箱梁的一侧设置有开口，所述缩尺箱梁开口一侧设置朝向开口设置的冷暖鼓风机，所述缩尺箱梁跨中具有反力架，所述缩尺箱梁的背离冷暖鼓风机的一端及缩尺箱梁跨中下部具有设置有朝向缩尺箱梁分别用于测量箱梁端部水平变形和跨中竖向变形的箱梁千分表，所述薄壁桥墩上端侧部具有用于测量薄壁桥墩顶部水平变形的桥墩千分表。

进一步的，所述反力架包括架设在缩尺箱梁两侧的一对支撑架，一对支撑架的上部固定连接有横梁，所述横梁中部设置有千斤顶及驱动千斤顶向缩尺箱梁上表面施力的驱动装置。