陳楠CHEN Nan
(遼寧省交通高等專科學校,沈陽110122)
為了全面檢測斜拉橋的強度、剛度和承載能力并進行綜合評定,對該大橋進行靜載試驗是非常直接而且有效的辦法[1]。
某斜拉橋為雙塔雙索面斜拉橋,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。主梁采用預應力鋼筋單箱五室箱形截面,箱梁梁高2.2m,標準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心結(jié)構(gòu),順橋向尺寸仍為6.0m。橋梁荷載等級為公路I級,結(jié)構(gòu)設計安全等級為一級。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
2.1 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該橋進行了結(jié)構(gòu)靜力分析。根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)的對稱性和測試的方便性,選擇該橋1號墩和2號墩之間第二跨作為測試跨,主要測試主梁最大正、負彎矩控制截面在試驗荷載作用下的撓度和應變;A塔作為測試塔,主要測試各控制截面在試驗荷載作用下的變位。各控制截面測試項目列于表1。
2.2 應力測點布置 根據(jù)主梁的構(gòu)造特點,主梁上應變測點布設在橋主梁內(nèi)部,主梁傳感器埋設斷面和具體編號參見圖2~圖3。
2.3 撓度測點布置 主梁撓度測點主要布設在主梁底面,距離主塔中心68.42m處截面布置5個撓度測點,具體位置如圖4所示。
表1 各控制截面測試項目表
圖2 主梁應力測試截面測點布置圖(距離A塔中心68.42m)
圖3 主梁應力測試截面測點布置圖(距離A塔中心30.67m)
圖4 主梁撓度測試截面測點布置圖(距離A塔中心68.42m)
2.4 塔頂變位測點 塔頂設置縱向水平變位測點,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,如果斜拉橋的實際索力與設計索力不相符合時會引起梁和塔的附加內(nèi)力。因此,斜拉索的實際恒載索力,以及試驗荷載作用下斜拉索的索力與設計索力相比是否發(fā)生明顯變化,是本次檢測的一個重要測試內(nèi)容。斜拉索力利用頻譜法,采用索力儀進行測量。
2.6 加載試驗工況和測試內(nèi)容 在加載時及加載后測試主梁、索塔線型、控制截面應力以及加載區(qū)附近斜拉索索力。試驗工況和測試內(nèi)容如下:
工況1:對距A塔中心68.42m處斷面按最大正彎矩對稱加載,測試各控制斷面的應力、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彎矩對稱加載,測試各控制斷面的應力、變形、位移、索力及主塔偏位,加載效率為99.1%;
工況3:對距A塔中心30.67m處斷面按最大負彎矩對稱加載,測試各控制斷面的應力、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
3.1 應變數(shù)據(jù)分析 應變實測數(shù)據(jù)與計算數(shù)據(jù)對比分析見表2。
3.2 撓度數(shù)據(jù)分析 撓度實測數(shù)據(jù)與計算數(shù)據(jù)對比分析見表3。
3.3 索力測試 索力測試實測數(shù)據(jù)與計算數(shù)據(jù)對比分析見表4。
表2 應變測點實測應變與理論應變的比較
表3 撓度測點實測撓度與理論撓度的比較
表4 實測索力與計算索力的比較
3.4 塔頂偏位
表5 塔頂偏位測試結(jié)果
①豎向撓度測試:在相當于公路I級的設計荷載的作用下,斜拉橋主梁跨中設計撓度值、實測值均小于規(guī)范值(L/500),同時實測值小于理論計算值,說明結(jié)構(gòu)具有一定的整體豎向剛度,并且滿足設計與使用的要求。②主塔偏位:在相當于公路I級的設計荷載的作用下,主塔塔頂偏位理論計算值為40.6mm,實測值為38.2mm,說明主塔實際剛度大于理論計算值。③索力測試:在相當于公路I級的設計荷載的作用下,斜拉索力實測值均小于理論值,說明斜拉索受力良好。④應力測試:主梁、主塔測試結(jié)果比計算值小,殘余應力小,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)靜載試驗可知:該在相當于公路I級的試驗荷載作用下,結(jié)構(gòu)受力仍處于彈性工作狀況,結(jié)構(gòu)實際強度和剛度滿足設計及規(guī)范要求。
[1]交通部公路科學研究所.大跨徑混凝土橋梁的試驗方法[M].北京人民交通出版社,1982.
[2]交通運輸部公路科學研究院.公路橋梁承載能力評定規(guī)程[M].人民交通出版社,2011.
[3]中交公路規(guī)劃設計院.公路橋涵設計通用規(guī)范[M].人民交通出版社,2004.