大跨度中承式系杆拱桥荷载试验方法

徐郁峰　陈梓驹

摘  要：以某主桥（40+185+40）m大跨度中承式系杆拱桥的竣工验收荷载试验为背景，使用桥梁专用计算软件建立有限元模型，进行荷载试验理论值计算，分析了大跨度中承式系杆拱桥在等效试验荷载作用下的变形、应力特性。通过荷载试验实测值和计算理论值的比较，分析结构校验系数，得出该桥的实际强度、刚度以及了解桥梁结构的实际工作状况。采用脉动测试方法对该桥的自振特性参数进行分析，综合分析评定该大跨度中承式系杆拱桥的承载能力，同时为同类型结构的桥梁荷载试验方法提供参考意义。

关键词：大跨度中承式系杆拱桥;荷载试验;承载能力评定

中图分类号：U446.1 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2019）34-0122-02

Abstract： Based on the completion acceptance test of a main bridge（40+185+40） m long span mid-supported tied arch bridge， the finite element model was built using the bridge-specific calculation software， and the theoretical calculation of the load test was carried out to analyze the large span. Deformation and stress characteristics of the bearing type arch bridge under the equivalent test load. Through the comparison between the measured value of the load test and the calculated theoretical value， the structural check coefficient is analyzed， and the actual strength and stiffness of the bridge and the actual working condition of the bridge structure are obtained. The pulsation test method is used to analyze the natural vibration characteristic parameters of the bridge. The bearing capacity of the long-span mid-supported tied arch bridge is comprehensively analyzed， and the bridge load test method of the same type structure is provided for reference.

Keywords： long-span mid-supported tied arch bridge; load test; loading ability evaluation

1 工程概况

该桥主桥采用（40+185+40）m中承式系杆拱桥，桥面宽度44m。主跨拱肋为钢结构提篮拱，拱肋跨径185m，拱轴线为悬链线，拱轴系数m=1.6，矢高46.25m，矢跨比0.25。吊杆共计15对30根，吊点纵向间距9m。主梁有两部分：一为边拱端部16m范围内的拱梁结合部分现浇钢筋砼结构，一为钢主梁。设计荷载为城-A级，双向八车道。

2 结构理论计算分析

2.1 静动力分析

结构分析采用桥梁专用计算软件MIDAS CIVIL进行单梁模型建模，模型共947个节点，1218个单元。

2.2 静载试验工况和控制截面

根据《城市桥梁检测技术标准》（DBJ/T 15-87-2011）的要求，静载试验工况见表1。

2.3 静载加载效率

根据《城市桥梁检测技术标准》（DBJ/T 15-87-2011）的要求，静载试验按荷载效率η来确定试验的最大荷载。弯矩及加载效率汇总表见表2。

2.4 试验测点布置

（1）挠度测点布置

本次荷载试验工况一主梁挠度测点选择在主跨支点、四分点和跨中位置布设;工况二在拱顶处布置反光片。

（2）应变测点布置

工况一在主梁跨中梁底均布4个测点;工况二在拱顶截面顶均布4个，两侧沿高度各均布3个，底部均布2个;工况三于最中间吊杆布置1个索力测点。工况四在拱脚截面顶和底各均布2个，两侧各均布3个测点。

（3）动载测点布置

动载在主梁1/4、跨中处布置两个竖向拾振器，拱上1/4处布置1个横向拾振器，拱顶布置1个竖向拾振器。

3 试验结果

3.1 静载试验结果

3.1.1 挠度测试结果

各工況控制点挠度实测值及理论值对比见表3。

3.1.2 索力测试结果

工况三索力实测与理论对比见表4。

3.1.3 应变测试结果

各工况控制点应变实测及理论对比见表5。

3.2 动载试验结果

主桥实测自振频率与理论值对比见表6。

3.3 试验结论

（1）静载试验：各工况试验荷载作用下，挠度校验系数在0.84～0.87之间，应变校验系数在0.81～0.84之间，所有测点挠度的残余比均在5%以内，满足《城市桥梁检测与评定技术规范》中“挠度校验系数应在0.60～1.00，应变校验系数应在0.50～0.90，残余比应小于20%”的要求。在整个静载试验过程中，未发现试验桥跨有肉眼可见裂缝产生。因此主桥强度、刚度、抗裂性满足规范要求。

（2）动载试验：本桥主跨拱肋实测侧向自振频率大于理论频率;拱肋、主梁实测竖向自振频率大于理论计算频率。因此主桥刚度和质量分布满足设计及规范要求。

综上结果，该桥承载能力满足设计荷载标准的正常使用要求，可投入正常运营。

4 结束语

（1）通过动静载试验评价桥梁结构强度、刚度、抗裂性能以及动力特性，对大跨度中承式系杆拱桥的承载能力进行总体考察，为桥梁竣工验收，投入正常运营提供技术依据。

（2）鉴于大跨度中承式系杆拱桥梁结构规模大、受力复杂，建议桥梁按照规范要求执行巡查及定期检测工作，发现问题及时处理，确保桥梁结构的安全和耐久性。同时该桥地处海滨，受台风、潮湿的环境影响，需重点加强混凝土与钢主梁结合面材料特性及退化的耐久性监测。

（3）对该桥试验数据的汇总分析整理，可为同类桥梁的动静载试验提供借鉴。

参考文献：

[1]DBJ/T 15-87-2011.城市桥梁检测与评定技术规范[S].

[2]田园，于建洋，鲍琪祥.公路桥梁荷载试验过程控制要点分析[J].交通世界，2019（19）：108-109.

[3]章日凯，王常青.桥梁荷载试验[J].交通标准化，2005（12）：69-72.