某大跨度斜拉橋靜載試驗(yàn)及結(jié)構(gòu)狀態(tài)評(píng)定

陳楠CHEN Nan

（遼寧省交通高等專科學(xué)校，沈陽110122）

0 引言

為了全面檢測斜拉橋的強(qiáng)度、剛度和承載能力并進(jìn)行綜合評(píng)定，對(duì)該大橋進(jìn)行靜載試驗(yàn)是非常直接而且有效的辦法[1]。

1 橋梁概況

某斜拉橋?yàn)殡p塔雙索面斜拉橋，跨徑為150+150+150+150m，橋梁縱坡為2.5%，豎曲線半徑為4000m，橋梁寬度為36m。主梁采用預(yù)應(yīng)力鋼筋單箱五室箱形截面，箱梁梁高2.2m，標(biāo)準(zhǔn)截面的箱梁頂板厚度為35cm，底板厚33cm，邊腹板厚度為2.35m，中腹板厚度為55m。橋塔外形為A形塔柱，采用普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，橋面（鋪裝層）以上高79.45m，為箱形截面，塔柱寬6.0m，厚3.3m。主梁以下塔柱為變截面實(shí)心結(jié)構(gòu)，順橋向尺寸仍為6.0m。橋梁荷載等級(jí)為公路I級(jí)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全等級(jí)為一級(jí)。圖1為跨該斜拉橋結(jié)構(gòu)示意圖。

圖1 斜拉橋結(jié)構(gòu)示意圖

2 靜載試驗(yàn)

2.1 測試截面選擇 采用大型橋梁結(jié)構(gòu)分析程序橋梁博士對(duì)該橋進(jìn)行了結(jié)構(gòu)靜力分析。根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性和測試的方便性，選擇該橋1號(hào)墩和2號(hào)墩之間第二跨作為測試跨，主要測試主梁最大正、負(fù)彎矩控制截面在試驗(yàn)荷載作用下的撓度和應(yīng)變；A塔作為測試塔，主要測試各控制截面在試驗(yàn)荷載作用下的變位。各控制截面測試項(xiàng)目列于表1。

2.2 應(yīng)力測點(diǎn)布置 根據(jù)主梁的構(gòu)造特點(diǎn)，主梁上應(yīng)變測點(diǎn)布設(shè)在橋主梁內(nèi)部，主梁傳感器埋設(shè)斷面和具體編號(hào)參見圖2～圖3。

2.3 撓度測點(diǎn)布置 主梁撓度測點(diǎn)主要布設(shè)在主梁底面，距離主塔中心68.42m處截面布置5個(gè)撓度測點(diǎn)，具體位置如圖4所示。

表1 各控制截面測試項(xiàng)目表

圖2 主梁應(yīng)力測試截面測點(diǎn)布置圖（距離A塔中心68.42m）

圖3 主梁應(yīng)力測試截面測點(diǎn)布置圖（距離A塔中心30.67m）

圖4 主梁撓度測試截面測點(diǎn)布置圖（距離A塔中心68.42m）

2.4 塔頂變位測點(diǎn) 塔頂設(shè)置縱向水平變位測點(diǎn)，主要測試索塔縱橋向偏位，測試儀器采用全站儀。具體位置圖5所示。

2.5 索力測試 斜拉索是斜拉橋的主要承力構(gòu)件之一。恒載作用下斜拉索的索力狀態(tài)基本反映了整座斜拉橋恒載作用下的內(nèi)力狀態(tài)。對(duì)于主梁和索塔來說恒載索力可以看作是一種長期作用的外力，如果斜拉橋的實(shí)際索力與設(shè)計(jì)索力不相符合時(shí)會(huì)引起梁和塔的附加內(nèi)力。因此，斜拉索的實(shí)際恒載索力，以及試驗(yàn)荷載作用下斜拉索的索力與設(shè)計(jì)索力相比是否發(fā)生明顯變化，是本次檢測的一個(gè)重要測試內(nèi)容。斜拉索力利用頻譜法，采用索力儀進(jìn)行測量。

2.6 加載試驗(yàn)工況和測試內(nèi)容 在加載時(shí)及加載后測試主梁、索塔線型、控制截面應(yīng)力以及加載區(qū)附近斜拉索索力。試驗(yàn)工況和測試內(nèi)容如下：

工況1：對(duì)距A塔中心68.42m處斷面按最大正彎矩對(duì)稱加載，測試各控制斷面的應(yīng)力、變形、位移、索力及主塔偏位，加載效率為98.3%；

工況2：在A塔中心處斷面按最大負(fù)彎矩對(duì)稱加載，測試各控制斷面的應(yīng)力、變形、位移、索力及主塔偏位，加載效率為99.1%；

工況3：對(duì)距A塔中心30.67m處斷面按最大負(fù)彎矩對(duì)稱加載，測試各控制斷面的應(yīng)力、變形、位移、索力及主塔偏位，加載效率為97.9%。

各工況加載示意圖見圖6~8。

圖5 A塔避雷針上靶標(biāo)安裝

圖6 工況1車輛加載位置平面布置圖

圖7 工況2車輛加載位置平面布置圖

圖8 工況3車輛加載位置平面布置圖

3 測試數(shù)據(jù)分析

3.1 應(yīng)變數(shù)據(jù)分析 應(yīng)變實(shí)測數(shù)據(jù)與計(jì)算數(shù)據(jù)對(duì)比分析見表2。

3.2 撓度數(shù)據(jù)分析 撓度實(shí)測數(shù)據(jù)與計(jì)算數(shù)據(jù)對(duì)比分析見表3。

3.3 索力測試 索力測試實(shí)測數(shù)據(jù)與計(jì)算數(shù)據(jù)對(duì)比分析見表4。

表2 應(yīng)變測點(diǎn)實(shí)測應(yīng)變與理論應(yīng)變的比較

表3 撓度測點(diǎn)實(shí)測撓度與理論撓度的比較

表4 實(shí)測索力與計(jì)算索力的比較

3.4 塔頂偏位

表5 塔頂偏位測試結(jié)果

4 結(jié)論

①豎向撓度測試：在相當(dāng)于公路I級(jí)的設(shè)計(jì)荷載的作用下，斜拉橋主梁跨中設(shè)計(jì)撓度值、實(shí)測值均小于規(guī)范值（L/500），同時(shí)實(shí)測值小于理論計(jì)算值，說明結(jié)構(gòu)具有一定的整體豎向剛度，并且滿足設(shè)計(jì)與使用的要求。②主塔偏位：在相當(dāng)于公路I級(jí)的設(shè)計(jì)荷載的作用下，主塔塔頂偏位理論計(jì)算值為40.6mm，實(shí)測值為38.2mm，說明主塔實(shí)際剛度大于理論計(jì)算值。③索力測試：在相當(dāng)于公路I級(jí)的設(shè)計(jì)荷載的作用下，斜拉索力實(shí)測值均小于理論值，說明斜拉索受力良好。④應(yīng)力測試：主梁、主塔測試結(jié)果比計(jì)算值小，殘余應(yīng)力小，說明結(jié)構(gòu)處于彈性工作狀態(tài)，且結(jié)構(gòu)在使用荷載下比較安全。

綜上所述，經(jīng)靜載試驗(yàn)可知：該在相當(dāng)于公路I級(jí)的試驗(yàn)荷載作用下，結(jié)構(gòu)受力仍處于彈性工作狀況，結(jié)構(gòu)實(shí)際強(qiáng)度和剛度滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

[1]交通部公路科學(xué)研究所.大跨徑混凝土橋梁的試驗(yàn)方法[M].北京人民交通出版社，1982.

[2]交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究院.公路橋梁承載能力評(píng)定規(guī)程[M].人民交通出版社，2011.

[3]中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院.公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范[M].人民交通出版社，2004.