任洪飛 徐亮

摘 要：依據(jù)橋梁設(shè)計相關(guān)規(guī)范以及橋梁荷載試驗要求，對某斜拉橋進(jìn)行試驗研究，通過分析橋梁結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、應(yīng)變、撓度、位移等試驗結(jié)果和數(shù)據(jù)，對該橋結(jié)構(gòu)安全性能進(jìn)行評價。試驗結(jié)果表明：該橋承載能力和工作性能滿足規(guī)范要求，具備通車使用條件。為同類大跨徑斜拉橋的檢測提供參考。

關(guān)鍵詞：斜拉橋 靜載試驗 動載試驗

中圖分類號：U446 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）09（c）-0049-02

1 工程概況

某針形獨塔空間異型索面斜拉橋全長268 m，主梁采用鋼箱梁+混凝土箱梁結(jié)構(gòu)。該橋主橋為針形獨塔空間異型索面斜拉橋，由錨固跨和主跨組成，錨固跨分為錨跨和輔跨，主跨分主孔和輔助孔。上部結(jié)構(gòu)主跨采用鋼箱梁結(jié)構(gòu)，錨固跨采用預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁結(jié)構(gòu)，鋼箱梁總長208 m，混凝土箱梁總長60 m。鋼箱梁為上下行分幅布置，兩幅箱梁間設(shè)有箱型鋼橫梁，縱向間距為12 m。鋼箱梁采用單箱三室斷面，頂寬16.5 m，底寬11.5 m。預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁錨跨、輔跨分別采用單、雙箱多室變寬斷面，寬度為35.5 m～45.102 m。鋼-混凝土結(jié)合段采用承壓板方案。該橋設(shè)計荷載等級為公路-I級，人群荷載2.875 kN/m2，設(shè)計車速為40 km/h。

2 靜載試驗

2.1 試驗原則和準(zhǔn)備

靜載試驗是在橋面上用加載試驗車輛來模擬設(shè)計荷載檢驗橋梁結(jié)構(gòu)的強度和剛度是否滿足設(shè)計要求的一種試驗方法[1]。該試驗在橋梁結(jié)構(gòu)和環(huán)境溫度相對穩(wěn)定的時間段內(nèi)采用分級加載的方法進(jìn)行。試驗過程中，對所測斷面的變化情況須連續(xù)觀察并實時繪制撓度和應(yīng)變變化較大的測點的應(yīng)變與荷載的關(guān)系曲線，發(fā)現(xiàn)問題及時停止加載，確保橋梁結(jié)構(gòu)處在一個可控的狀態(tài)。

試驗荷載的理論計算采用Midas Civil橋梁計算軟件建立空間整體模型進(jìn)行計算分析。根據(jù)計算出的靜力試驗荷載效率及控制斷面的設(shè)計彎矩值并考慮加載車輛的特性，此次試驗采用16輛四軸載重貨車，試驗車的軸距、輪距和軸重為中后軸距135 cm；前中軸距380 cm；后輪距190 cm；前軸重11 t；中后軸重26 t。

2.2 測點和加載載位的布置

對橋梁各個橋墩由南向北編號分別為1#～5#，所布置的監(jiān)測點位置為1-1和1？1⒔孛娣直鵓？#橋墩中心線55.07 m和 65.50 m， 2-2截面距3#橋墩中心線2.75 m、3-3截面距5#橋墩中心線4.95 m。各斷面加載載位具體如下：1-1、1？1⒍廈婕釉卦匚磺榭鑫蠓煞腔檔雷蟊咴迪蚧檔婪較蠆莢？距離6#墩47.2 m位置由南向北分3排布載，車輛臺數(shù)依次為2、3、3，間距為16.8 m；右幅布載情況為以中央分隔帶為中心線與左幅對稱布載。2-2斷面加載載位情況：左幅由非機動車道左邊緣向機動車道方向布載，距離5#墩33.2 m處由南向北分4排布載，車輛臺數(shù)為3、3、3、3，間距為10.95 m；右幅有機動車道右邊緣向中央分隔帶布載，距離5#墩33.2 m+10.95 m處由南向北分2排布載，車輛臺數(shù)為2、2，間距為10.95 m。3-3斷面加載載位情況：距離3#墩14.95 m由北向南采用車尾相接的方式布載，后軸距相距6.7 m，左幅由機動車道右邊緣向中央分隔帶方向布載，車輛臺數(shù)2、2；右幅布載情況是以中央分隔帶為中心線與左幅布載對稱。

2.3 靜載試驗結(jié)果分析

在主梁主跨和錨固跨最大彎矩截面的試驗荷載作用下把實際荷載彈性變位值和理論變位值的比值作為各測點的效應(yīng)系數(shù)。用卸載后達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時的實測值和加載后達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時的實測值的比值（相對殘余變形）來檢驗結(jié)構(gòu)彈性恢復(fù)能力，一般要求該值不大于20%。對最大彎矩截面的撓度進(jìn)行測量并和理論計算值進(jìn)行比較來檢驗橋梁的剛度和整體變形協(xié)調(diào)性是否滿足要求。通過計算和分析主橋主跨鋼箱梁和錨固跨預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁的應(yīng)變校驗系數(shù)、撓度校驗系數(shù)、應(yīng)變及撓度相對殘余變形均滿足規(guī)范要求并且錨固跨預(yù)應(yīng)力箱梁梁底混凝土未出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，滿足全預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)不允許開裂的設(shè)計要求。

3 動載試驗

3.1 試驗原則和方法

在移動車輛荷載和最大靜態(tài)應(yīng)力共同作用下，橋梁結(jié)構(gòu)將處于最不利狀態(tài)[4]。橋梁動載試驗是依據(jù)不同車速駛過平整橋面時測得的橋跨主梁的動應(yīng)變、動撓度及沖擊系數(shù)對橋梁的抗沖擊性能進(jìn)行評價。此次試驗選取主跨最大撓度斷面及錨固跨產(chǎn)生最大正彎矩斷面進(jìn)行動應(yīng)變、動撓度測試；在1#墩位置梁底布置水平向位移計，測試主跨主梁在動荷載剎車作用下梁端最大縱向位移量。測試斷面分別為1？1??？-3。

動應(yīng)變、動撓度采用電阻測量方法。其原理是將所測段面的應(yīng)變、撓度的變化轉(zhuǎn)變成電阻的變化，然后由動態(tài)采集儀進(jìn)行測量。采集儀器采用DH3817型動靜態(tài)高速數(shù)據(jù)采集儀。動載試驗時，兩輛重約38 t四軸貨車以10～40 km/h的速度勻速駛過橋面，記錄所有動態(tài)測點的應(yīng)變、撓度時程信號。

3.2 動載試驗結(jié)果分析

兩輛重車以10～40 km/h的車速勻速駛過橋面，測得以不同車速行駛時各測點動應(yīng)變時程曲線和動撓度時程曲線，通過對時程曲線進(jìn)行分析，得到各測試斷面測點實測最大動應(yīng)變、最大動撓度及相應(yīng)沖擊系數(shù)。由于篇幅所限，僅列出1？1⒍廈嬖誄盜？0km/h下的曲線圖，如圖1、圖2所示。

通過對1？1ⅰ？-3斷面應(yīng)變、撓度動態(tài)時程曲線分析，可以得到各測試斷面測點實測最大動應(yīng)變、最大動撓度，根據(jù)公式（1）計算相應(yīng)沖擊系數(shù)μ 如表1所示。

（1）

由表1可知，主跨1？1⒍廈嬗墑?chuàng)踱秱蛉和鼎变时程沁得到的冲火嫷省釉x礎(chǔ)豆非藕杓仆ㄓ霉娣丁罰↗TG D60-2004）規(guī)定所計算的沖擊系數(shù)0.050；由于錨固跨跨徑小，結(jié)構(gòu)剛度大，實測3-3截面沖擊系數(shù)值偏大符合橋梁結(jié)構(gòu)的實際狀態(tài)。根據(jù)《公路橋梁荷載試驗規(guī)程》（征求意見稿）規(guī)定，沖擊系數(shù)的計算優(yōu)先采用動撓度信號計算，由實測動撓度信號計算分析得到主跨及錨固跨最大實測沖擊系數(shù)為0.015和0.054，實測值基本符合《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》（JTG D60-2004）規(guī)定所計算的沖擊系數(shù)0.050。車輛剎車瞬間，主梁梁端最大縱向位移為0.42 mm，主梁梁端未見明顯滑移現(xiàn)象。

4 結(jié)語

該文對針形獨塔空間異型索面斜拉橋的動、靜載試驗的方法和過程進(jìn)行了介紹，并進(jìn)行了試驗，得到了相關(guān)效應(yīng)系數(shù)、相對殘余變形、在不同速度下的撓度和應(yīng)變沖擊系數(shù)以及剎車瞬間狀態(tài)下梁端的位移情況。試驗結(jié)果表明該橋梁各項試驗結(jié)果均滿足規(guī)范要求，該橋的承載能力和工作性能滿足設(shè)計荷載和使用要求。

參考文獻(xiàn)

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[3] 吳建奇，鄭曉，張婷婷.橋梁檢測中的靜載試驗研究[J].鐵道建筑，2011（2）：42-44.

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