寂静特大桥成桥静动载试验分析研究

程迎春 赵汗清 黄丹

摘要：介绍奉溪高速公路寂静特大桥静动载试验的主要内容和方法， 并结合理论计算， 对该桥梁结构的实测应力、挠度及振动特性进行对比分析。试验结果表明， 该桥理论分析和设计计算方法可靠， 施工质量优良， 桥梁刚度和承载能力满足设计要求。研究结果可为同类型桥梁的设计和成桥试验提供参考。

关键词： 连续刚构桥； 静力试验； 动力试验

1 概述

寂静特大桥位于奉溪高速公路重庆奉节段，是其上21座桥梁中最长的，是奉节段控制性工程。

该桥梁于2010年6月开工，历时两年半时间。采用左右分离式布置，左线全长607.1m；右线全长594.5m，最大墩高104m。主桥上部采用预应力混凝土变截面连续刚构，引桥上部采用先简支后连续的预应力混凝土T型梁桥；主桥下部采用双薄壁与整体箱相结合的组合式桥墩，钻孔灌注群桩基础，引桥下部采用薄壁和柱式两种桥墩，基础采用钻孔灌注桩。

2 静载试验

2.1 试验内容

该桥静载试验的主要内容包括奉节岸边跨主梁最大正弯矩截面（J1）、1号墩墩顶附近最大负弯矩截面（J2）、主跨奉节岸L/4截面（J3）和主跨跨中截面（J4）的应变（应力）状况、挠度以及裂缝的观测。各测试截面位置如下图所示

图1 寂静桥立面图、应变（应力）测试截面及编号示意图（单位：cm）

2.2 试验荷载

本次试验的控制荷载活载（公路I级），根据设计荷载等级，按等效荷载的原则布载，在满足测试截面的荷载效率的同时，其他截面的荷载效率不大于1.05。经等效计算后确定工况中最多采用12辆35t级载重汽车。

2.3 试验综述

试验时，利用设置在各测试截面由测量仪器仪表和与其配套的检测组件所组成的检测系统，测试出在试验荷载作用下各测试对象的信号输出，再通过分析、整理或换算，得出各测试截面所需的评价参数，完成截面各项测试项目。同时参照理论分析计算资料，按“大跨径混凝土桥梁的试验方法”规定的评价指标和有关技术资料对试验观测结果进行分析评定。

2.3.1 线形测量

根据设计和施工阶段， 全桥共分31个测量断面，62个测量点。

从成桥线形测量结果与设计高程对照，可得出成桥高程普遍高于设计高程，其范围分布于-0.020～0.155m区间范围内，大致趋势为：除巫溪岸边跨伸缩缝处测点较设计值稍低外（最大值0.02m），其余测点实测值均高于设计值，每跨增值从支点向跨中逐渐增大，主跨跨中最大，都属于允许范围以内。

2.3.2 测点布置

全桥主梁共布置4 个应力测试截面，共64 个测点（图从略）。

2.3.3 裂缝观测结果及分析

在各试验工况作用下，各测试截面位置及其附近没有发现新增裂缝，原有裂缝无明显变化

2.3.4 挠度测试结果及分析

测量各工况荷载作用下， 控制截面竖向挠度测量值， 并与理论计算值进行比较。从实测数据（从略）可以看到，在试验荷载作用下，各工况挠度校验系数在0.218～0.950范围内，各测试截面主要测点实测挠度值均在正常范围内，较理论计算挠度值小；各挠度测点相对残余在-19.5%～17.8%范围内，均小于20%，表明结构变形恢复较好，在试验加载过程中呈弹性工作状态。在试验荷载作用下，各控制截面实测应变值均在正常范围内，应变校验系数在0.222～1.000范围内，应变测点相对残余在-16.7%～18.2%范围内，结构强度满足设计活载要求。

3 动载试验

3.1 试验内容

本次动载试验的测试内容包括地脉动测试、跑车测试、跳车试验。限于篇幅， 本文仅列出部分动载试验及计算结果。

3.2 试验方法

桥梁动载试验是通过分布在不同位置的传感器采集速度或动应变信号，利用屏蔽导线输入信号采集系统进行采集、储存，然后对储存的信号进行处理，选择其中的有效信号进行分析，得到桥梁结构的自振频率、阻尼比、动应变及冲击效应等参数的实测值。

3.2..1脉动试验

在桥面无任何交通荷载以及桥址附近无规则振源的情况下，通过高灵敏度动力测试系统测定桥址处风荷载、地脉动、水流等随机荷载激振而引起桥跨结构的微小振动响应，测得结构的自振频率、阻尼比。

3.2.2跑车试验

试验时采用2辆重350kN的试验车并排横向对称布置，分别以30km/h、35km/h、40km/h、50km/h、60km/h的速度通过桥跨结构，由于在行驶过程中对桥面产生冲击作用，从而使桥梁结构产生振动。通过动力测试系统测定桥跨结构主要控制截面测点的动应变时间历程曲线。得到桥梁主要控制截面测点在不同车速下的最大动应变及冲击效应。

3.2.3跳车试验

试验时，采用1辆350kN的试验车前轮在桥梁测点位置从高度为10cm的三角形垫木突然下落，从而对桥梁产生冲击作用，激起桥梁的竖向振动。测定此时桥梁主要控制截面测点的最大振动加速度及桥梁结构的自振频率。

3.3 测量布置

测点布置在主跨四分点和主跨跨中的断面上。

3.4 动载试验结果及分析

跑车试验数据（从略）表明，中跨L/4截面最大振幅（振动加速度）为0.06m/s2（40km/h跑车），中跨跨中截面最大振幅（振动加速度）为0.07m/s2（35km/h跑车），跑车试验振动加速度幅值正常。

跳车试验数据（从略）表明：中跨L/4截面跳车试验，L/4截面最大振动加速度为0.04 m/s2；中跨跨中截面跳车试验，跨中截面最大振动加速度为0.18 m/s2；跳车引起的振动幅值較小，振动加速度幅值正常。

综上所述，寂静特大桥左幅主桥测试跨承载能力符合设计活载标准（公路-Ⅰ级）的要求，测试跨动力特性及动力响应正常。桥梁实际刚度和承载能力满足设计及规范要求， 桥梁工作性能满足设计和安全运营要求。此次试验结果将为该桥的正常运营和养护、管理提供科学依据， 并可为同类型其他桥梁的试验研究提供参考。

参考文献：

[1]谌润水，胡剑芳，邓经国.公路桥梁荷载试验[M].北京： 人民交通出版社，2003.

[2]交通部公路科学研究所，交通部公路局技术处.大跨径混凝土桥梁的试验方法[M].北京：人民交通出版社，1982.

[3]王建华.桥涵工程试验检测技术[M].北京： 人民交通出版社，2004.