东西关嘉陵江大桥静载试验与评价

朱 永，刘 红，何春梅，周 敏

(内江师范学院 建筑工程学院，四川 内江 641100)

1 桥梁工程概况

东西关嘉陵江大桥位于武胜县烈面镇。桥梁总长416.5 m，宽11.5 m。桥面布置方式为：0.25 m(栏杆)+1.0 m(人行道)+9.0 m(行车道)+1.0 m(人行道)+0.25 m(栏杆)。本桥由主桥、引桥、引道组成，其中主桥上部结构为4×75.0 m钢筋混凝土箱型肋拱桥，主桥箱型拱肋，梁高为1.5 m，宽为2.4 m。左侧引桥上部结构采用钢筋混凝土T型梁，跨径组合为13 m+2×16 m+13 m；右侧引桥上部结构为拱上建筑的延续，采用4跨5.5 m横置桥面板。

2 桥梁静载试验主要项目

按照本桥结构特性，选取主桥具有代表性桥跨进行静载试验，桥静载试验项目如下。

(1)拱顶截面最大正弯矩截面加载试验；

(2)拱脚截面最大负弯矩截面加载试验；

(3)主拱L/4截面最大正、负弯矩加载试验。

3 桥梁静载试验

3.1 加载方式及加载等级

静载试验荷载效率系数ηQ定义为

(1)

式中：Rf、RS分别为试验加载效应、设计荷载效应；μ为冲击系数。

为确保桥梁在试验加载过程中结构安全，静载试验首先进行控制工况加载：根据计算确定的加载水平及加载方式，本次试验将主桥分2次卸载，4级加载，4级加载的荷载效率系数分别为0.6、0.8、0.9和1.0，对ηQ=1.0的控制值测读3次。其它各级加载仅对控制项目进行测读、即时分析，用于判断加载安全性，一般不作为正式测试数据记录。

3.2 静载试验测试方法

(1)应变测试

主桥采取在桥梁结构测试位置粘贴应变片，根据应现场仪器相应读数确定所测截面的应变。

(2)挠度测试

主拱圈竖向挠度，采用在主拱圈跨中上下游两侧安装棱镜采用全站仪进行测量。

3.3 测试断面布置和测点布置

根据拱桥的结构受力特点及规范要求，选取试验桥跨两个具有代表性拱肋的拱脚截面、L/4截面、L/2截面作为应变测试截面，选取试验桥跨的L/2截面、L/4截面作为挠度测试截面。

东西关嘉陵江大桥试验桥跨主要测试项目如表1。

表1 试验桥跨主要测试项目汇总

其中：本桥试验桥跨试验工况为：

(1)工况一：拱脚最大负弯矩工况(正载/偏载)；

(2)工况二：拱顶最大正弯矩工况(正载/偏载)；

(3)工况三:L/4跨最大正弯矩工况(正载/偏载)；

(4)工况四:L/4跨最大负弯矩工况(正载/偏载)。

3.4 试验计算分析

桥梁设计荷载作用下内力值采用结构有限元分析软件midas 2010建立空间结构模型进行分析。

3.5 试验荷载效率

对每一试验项目，所需车辆荷载的数量根据设计控制荷载最不利效应值按下式所定原则等效换算而得：

(2)

本次试验的控制弯距是根据设计荷载采用midas 2010有限元软件进行计算，然后按等效荷载原则确定对应的用车数量和对应的轮位。试验荷载控制内力及相应的荷载效率系数见表2。

表2 设计控制弯距、等效试验荷载弯距及 相应的试验荷载效率系数

3.6 静载试验结果

(1)应变测试结果

表3 应变测试结果及数据分析 单位：με

续表3

(2)挠度测试结果

表4 挠度结果分析表

4 结 论

本次荷载试验加载效率在0.96～1.04之间，符合规范中对荷载试验荷载效率宜在0.95～1.05之间的要求。

根据应变测试结果能够得出结论，在试验荷载作用下，拱桥测试截面各应变测点的实测应变值均小于理论计算值，校验系数在0.14～0.88之间，符合《公路桥梁承载能力检测评定规程》(JTG/T J21-2011)中η≤1的规定。

根据挠度测试结果能够得出结论，在试验荷载作用下，拱桥测试截面各挠度测点的实测应变值均小于理论计算值，校验系数在0.26～0.75之间，符合《公路桥梁承载能力检测评定规程》(JTG/T J21-2011)中η≤1的规定。

在等效荷载短期作用下，东西关嘉陵江大桥受力性能满足公路-Ⅱ级，人群-3.0 kN/m2使用要求。