螺丝寨连续刚构特大桥荷载试验研究

汪 顶 攀

(四川振通公路工程检测咨询有限公司，四川 绵阳 621010)



螺丝寨连续刚构特大桥荷载试验研究

汪 顶 攀

(四川振通公路工程检测咨询有限公司，四川 绵阳 621010)

以螺丝寨特大桥为例，通过对桥的连续刚构段进行静、动力荷载试验，得到了桥梁主体结构控制截面控制应力、挠度和开裂状况等指标，进而对试验结果进行了分析与评价，指出检测结果符合荷载等级要求。

连续刚构，静载试验，动载试验，阻尼比，有限元软件

1 工程概况

螺丝寨特大桥上部结构：左幅采用6×40 m简支T梁+(95+180+95)m连续刚构+3×35 m简支T梁+1×141 m钢管混凝土下承式拱桥，全长866 m；下部结构：桥墩采用空心薄壁墩，基础为承台+群桩，桩基为钻孔灌注桩。桥面布置为0.5 m(防撞护栏)+11.0 m(桥梁净宽)+0.75 m(防撞护栏和中央分隔带)=12.25 m。主桥为(95+180+95)m混凝土连续刚构段，分离为两幅，采用单箱单室箱形截面。现浇连续刚构主梁采用C60混凝土，15.2钢绞线；主墩墩身、交界墩盖梁和墩身、桥台台帽、主墩承台采用C40混凝土。该桥的荷载等级为公路—Ⅰ级，无人群荷载。

2 荷载试验内容

试验跨选取：连续刚构段选取左幅第7跨(边跨)、第8跨(主跨)、第8号墩顶(跨径95 m+180 m+95 m连续刚构桥)，共2跨3个截面进行成桥荷载试验。

2.1 静载试验内容

1)相应试验工况作用下，测试截面应变检测。2)相应试验工况作用下，试验跨挠度检测。3)相应试验工况作用下，测试截面附近混凝土表观裂缝及缺陷观测。

2.2 动载试验内容

1)桥梁的动力特性检测，包括自振频率、阻尼比。2)桥梁测试部位的动力响应检测，包括动应变(应力)、应变增大系数、冲击系数。3)桥梁测试部位应变增大系数、冲击系数随车速的变化规律。

3 荷载试验方案设计

3.1 静载测试方法[1]

1)应力测试，采用在试验截面粘贴混凝土应变片阻值(120 Ω)测试混凝土应变(应力)，并通过测点附近的补偿点进行温度补偿，应变采用静态数据记录系统和数字应变仪自动采集存储。2)变形测试，采用水准仪进行测量。3)静载试验内容(见表1)。

表1 螺丝寨特大桥(连续刚构段)第7,8跨静载试验测试项目内容

3.2 控制荷载及试验效率

在静载试验设计前，首先通过计算分析桥梁在荷载作用下的活载效应，采用结构有限元分析软件Midas/Civil对结构进行弹性阶段分析。本次试验按设计荷载公路—Ⅰ级为控制荷载，桥跨各控制截面在活载作用和试验荷载作用下的内力和试验效率如表2所示。

在计算分析的基础上，静力试验荷载采用载重汽车，车载重量根据设计控制荷载产生最不利效应值确定。各试验工况的计算弯矩及试验弯矩见表2。荷载效率系数均符合规范中荷载效率系数0.95～1.05的范围[2]。

表2 螺丝寨特大桥(连续刚构段)静载试验效率

3.3 测点布置

1)静载试验测试截面。

试验跨横断面单幅由单箱单室预应力混凝土现浇箱梁组成。连续刚构应变测试截面选择试验跨边跨最大正弯矩截面、主跨跨中最大正弯矩截面、墩顶附近最大负弯矩截面。

2)静载试验测点布置。

试验跨横断面由现浇箱梁组成。应变测试截面选择试验跨A—A截面、B—B截面、C—C截面，挠度测试选择试验跨的1号～10号截面；应变测点布置在箱梁内部；挠度测点横向每测试截面布置2点，纵向10个截面。测试截面及挠度测点布置见图1及图2。图中实心三角形表示动应变测点，实心矩形表示静应变测点，箭头表示挠度测点。

3.4 动载测试方法[3]

1)脉动试验。

通过测量外界各种因素引起的桥跨结构微幅振动响应，分析桥跨结构的动力特性。

2)无障碍行车试验。

测试重载汽车在(5 km/h～80 km/h)速度行车激振下桥跨结构的动力响应和冲击系数。

3)跳车试验。

通过放置三角形垫木，模拟桥面铺装局部损伤状态下，测试桥跨结构跳车激振下的动力响应和冲击系数。

4)动载试验内容和工况见表3及表4。

表3 左幅第8跨动载试验测试项目内容

表4 动载试验工况

5)动载试验测点布置。

在测试截面箱梁底部和顶部各布置2个动应变测点。动应变测试截面具体布置见图1及图2。

4 静载试验结果与分析

主跨最大正弯矩工况(B—B截面)分析如下：

1)挠度测试结果。

该试验截面在荷载作用下，挠度实测值与计算值的比较分析见表5及表6。

该截面偏载工况下挠度结构校验系数为0.54～0.80，中载工况下挠度结构校验系数为0.76～0.88，均满足规范要求的η≤1.0的规定[2]。

表5 偏载工况下挠度实测值与计算值的比较分析

表6 中载工况下挠度实测值与计算值的比较分析

2)应变测试结果。

该试验截面在荷载作用下，应变实测值与计算值的比较见表7，表8。

该试验截面偏载工况下应变结构校验系数为0.67～0.79，中载工况下应变结构校验系数为0.64～0.67，均满足规范要求的η≤1.0的规定[2]。

表7 偏载工况下应变实测值与计算值的比较

表8 中载工况下应变实测值与计算值的比较

3)其他。

加载前后及加载过程中无明显裂缝产生，无异常响动,无残余应变及变形。

5 动载试验结果与分析

5.1 自振特性测试结果

通过自振特性测试，试验桥跨结构竖向1阶实测频率f1=1.08 Hz，竖向1阶频率实测值与理论计算值的比值f1/[f1]=1.08/1.01=1.07，表明桥跨结构的动力性能良好；实测阻尼比为0.88%，说明结构有较好的耗散外部能量输入的能力。

5.2 激振试验

桥跨结构在行车和跳车激振下，主跨B—B截面、边跨A—A截面不同车速行车、跳车冲击系数随车速变化规律分别见图3～图6。对实测冲击系数进行分析可以看出：

1)冲击系数理论计算值为0.050，左幅第8跨(主跨B—B截面)实测行车冲击系数在0.026～0.046之间，左幅第7跨(边跨A—A截面)截面实测行车冲击系数在0.016～0.043之间，均小于理论计算。2)左幅第8跨(主跨B—B截面)跳车冲击系数在0.560～0.833之间，左幅第7跨(边跨A—A截面)跳车冲击系数在0.186～0.870之间,说明桥面在模拟局部破损状态下，车辆冲击对桥跨结构影响较大。

6 结论与建议[4]

通过该桥静动力荷载试验与结果分析可知，叙永至古蔺高速公路工程项目螺丝寨特大桥(连续刚构段)荷载试验检测结果符合公路—Ⅰ级荷载等级要求。建议按照JTG H11—2004公路桥涵养护技术规范进行桥梁的定期检查及养护；车辆冲击对桥跨结构影响较大，避免桥面损坏后受到较大的冲击。

[1] JTG D60—2004,公路桥涵设计通用规范[S].

[2] JTG/T J21—2011,公路桥梁承载能力检测评定规程[S].

[3] JTG D62—2004,公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].

[4] JTG H11—2004,公路桥涵养护技术规范[S].

Study on load test of continuous rigid frame bridge with Luosizhai

Wang Dingpan

(Sichuan Zhentong Highway Engineering Inspection Consulting Co., Ltd, Mianyang 621010, China)

Based on the bridge with Luosizhai, the static and dynamic load tests of the continuous rigid section of the bridge are carried out to test the stress, deflection and cracking of the main structure of the bridge. Then analyzed and evaluated the test results, pointed out the test results accord with the load grade requirements.

continuous rigid structure, static load test, dynamic load test, damping ratio, finite element software

1009-6825(2017)16-0158-03

2017-03-23

汪顶攀(1965- ),男，高级工程师

U441.2

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