松花江大橋擴建工程成橋靜載試驗方案及評估

郭 猛

(哈爾濱市松北區(qū)建設(shè)項目管理辦公室)

松花江大橋擴建工程成橋靜載試驗方案及評估

郭 猛

(哈爾濱市松北區(qū)建設(shè)項目管理辦公室)

介紹了松花江大橋擴建工程成橋靜載試驗的主要內(nèi)容和試驗方法，結(jié)果表明該橋測試指標(biāo)符合規(guī)范要求，橋梁剛度和承載能力滿足要求，可為同類型的工程提供參考。

連續(xù)梁橋;荷載試驗;結(jié)構(gòu)分析;荷載效率

1 工程概況

松花江大橋擴建工程主橋上部結(jié)構(gòu)為變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，跨徑布置為59 m+7×90 m+52 m。主橋箱梁采用單箱單室斷面，主墩墩頂截面高度為5.4 m，跨中截面高度為3.0 m，之間的梁高在縱橋向按2次拋物線變化。箱梁頂部寬度21 m，底寬14.5 m，采用直腹板單箱雙室斷面，翼緣板懸臂長度3.25 m。標(biāo)準(zhǔn)段橫向?qū)?1.0 m，22#主墩～23#主墩間的橫向?qū)挾葹?1.0～23.76 m，23#主墩～24#過渡墩間為分離式斷面，由兩幅單箱單室箱梁組成。

2 試驗內(nèi)容

2.1 部分靜載試驗主要工況

(1)主梁中跨跨中最大正彎矩，測定主梁跨中截面在設(shè)計活載作用下上緣、下緣的最大應(yīng)力狀態(tài)。(2)主梁中跨跨中最大撓度，測定主梁在設(shè)計活載作用下跨中截面的最大變形。(3)主梁中支點最大負彎矩，測定主梁中支點斷面在設(shè)計荷載作用下截面邊緣的最大應(yīng)力狀態(tài)。(4)邊跨中截面最大正彎矩，測定主梁跨中截面在設(shè)計活載作用下上緣、下緣的最大應(yīng)力狀態(tài)。(5)邊跨中截面跨中最大撓度，測定主梁在設(shè)計活載作用下跨中截面的最大變形。(6)次邊跨跨中最大彎矩，測定主梁跨中截面在設(shè)計活載作用下上緣、下緣的最大應(yīng)力狀態(tài)。(7)次邊跨主梁中跨跨中最大撓度，測定主梁在設(shè)計活載作用下跨中截面的最大變形。(8)23號墩頂截面最大負彎矩，測定主梁中支點斷面在設(shè)計荷載作用下截面邊緣的最大應(yīng)力狀態(tài)。

2.2 觀測項目及其量測方法

(1)箱梁應(yīng)力:測試主梁在活載作用下的整體應(yīng)力變化情況。由于橋面鋪裝已完成，因此，主橋靜載試驗時箱梁的應(yīng)力采用在梁內(nèi)側(cè)的振弦式應(yīng)變計和電阻式應(yīng)變計，由JM-3000應(yīng)變測試系統(tǒng)和東華靜態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)。

(2)主梁的豎向撓度:采用拓撲康電子精密水準(zhǔn)觀測。在橋上沿橋軸線及行車道上下游邊緣分南北兩半跨按二等水準(zhǔn)施測綱要進行閉合水準(zhǔn)測量主梁高程。

(3)主梁的扭轉(zhuǎn):主梁扭轉(zhuǎn)測試采用在跨中截面橋面橫向布置測點，采用精密水準(zhǔn)儀測其各級加載后的標(biāo)高來完成。

2.4 測點布置

主梁應(yīng)變測點采用振弦式應(yīng)變傳感器和電阻應(yīng)變計，應(yīng)力測量的測試截面共10個，分別編號為 F1～F10，截面布置在跨中和支點附近斷面。單箱雙室截面設(shè)置11個，單箱單室截面設(shè)置7個，全橋共設(shè)97個應(yīng)變測點，各試驗工況下，不僅對關(guān)鍵截面應(yīng)變進行測量，對其他應(yīng)變測點也進行測量。

2.5 加載工況

試驗荷載根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)檢算確定的各個控制截面的最不利彎矩，通過等效的試驗車輛荷載加載到相應(yīng)位置。個位置的試驗荷載效率見表1。采用10臺各總重為35 t、6臺各總重為25 t雙橋載重汽車布載。

表1 控制截面荷載效率統(tǒng)計表

3 實測數(shù)據(jù)分析

3.1 混凝土強度

根據(jù)對主橋梁體共計4個測區(qū)進行回彈試驗，得到梁體混凝土的強度等級的評定值為57.1 MPa，達到了橋梁主體結(jié)構(gòu)設(shè)計強度C55的要求，混凝土強度滿足要求。

3.2 靜載撓度

根據(jù)撓度試驗結(jié)果，可以認為撓度的試驗值與理論計算值吻合良好，且均遠小于規(guī)范容許撓度值，校驗系數(shù)在0.641～0.827之間。最大靜活載撓度為16.5 mm，說明橋梁的剛度較大，滿足使用要求。

撓度曲線測試結(jié)果表明，沿橋梁縱向各撓度測點的試驗值變化規(guī)律較好，縱向線形平順，說明結(jié)構(gòu)的剛度、整體變形、完整性處于良好工作狀態(tài)，其工作性能良好。當(dāng)所有試驗荷載卸除后，控制截面的變形基本恢復(fù)為試驗前的初始狀態(tài)，殘余變形很小，說明在實驗過程中結(jié)構(gòu)始終處于彈性工作狀態(tài)。

3.3 靜載應(yīng)變

應(yīng)變測試結(jié)果表明，混凝土的實測應(yīng)變值與理論預(yù)測值的比值即校驗系數(shù)大部分在0.6～0.839之間，最大為0.839，均值為0.71。滿足橋梁試驗規(guī)范的規(guī)定，試驗值普遍小于實測值，說明主梁的承載能力是足夠的。

在試驗荷載作用下，橋梁主要控制斷面上的活載應(yīng)力增量較小，最大活載拉應(yīng)力1.43MPa，且小于在自重、恒載和有效預(yù)應(yīng)力共同作用下受拉區(qū)的有效預(yù)壓應(yīng)力，截面抗裂性滿足要求。

在23#墩頂復(fù)雜區(qū)域負彎矩試驗中，所測得的應(yīng)力分布也較小，說明23#墩頂箱梁截面的設(shè)計是合理的，能夠滿足要求;在23#～24#跨最大正彎矩以及偏心加載工況下的扭轉(zhuǎn)測試中，測得的箱梁應(yīng)力均較小，扭轉(zhuǎn)變形不大，且符合理論預(yù)期。

［1］吳建軍，陳和，張啟偉，袁萬城.現(xiàn)場橋梁靜載試驗評定與分析［J］.公路，2004，(12).

［2］王立峰，李靜輝.綏芬河轉(zhuǎn)體施工斜拉橋靜荷載試驗［J］.森林工程，2007，(1).

U448.21

C

1008-3383(2012)07-0098-01

2011-11-21

郭猛(1974-)，男，哈爾濱市人，高級工程師，主要從事路橋建設(shè)及工程管理。