独塔双索面斜拉桥荷载试验研究

2022-12-08杨玉盟

山西建筑 2022年23期

杨玉盟

(安徽省七星工程测试有限公司,安徽合肥 230000)

1 概述

斜拉桥是将主梁用许多拉索直接拉在桥塔上的一种桥梁,是由承压的塔、受拉的索和承弯的梁体组合起来的一种结构体系[1-3]。具有减小梁体内弯矩,降低建筑高度,减轻结构重量,节省了材料,跨越能力大等优点,因此备受设计者的青睐。

为了全面了解桥梁结构在荷载作用下的实际工作、受力状态,最为直观的方式即为桥梁荷载试验检测[4-6]。本文通过对实桥进行试验,掌握桥梁结构在试验荷载作用下的实际工作状况,为同类型的桥梁荷载试验提供参考依据,并为同类型桥梁的设计提供真实的结构案例。

2 工程背景

桥梁位于黄山市市府所在地屯溪区屯光镇,横跨新安江南北两岸,主桥为(130+110)m预应力混凝土双索面塔墩梁固结独塔斜拉桥。桥面横向布置:2.5 m(人行道)+12.5 m(机动车道)+4 m(索塔区)+12.5 m(机动车道)+2.5 m(人行道)=34.0 m。荷载等级:城-A级。

主梁为预应力混凝土单箱五室截面,中轴线处梁高3.5 m,翼缘处梁高3 m,主梁顶面宽34 m,底面宽17 m;在非桥塔处,箱梁顶板厚0.25 m,锚索区箱梁顶板厚0.5 m,底板及斜腹板厚0.25 m,外直腹板厚0.4 m,内直腹板厚0.6 m;桥塔处箱梁顶板厚0.6 m,锚索区箱梁顶板厚0.8 m,底板及斜腹板厚0.6 m,外直腹板厚0.6 m,内直腹板厚0.8 m。

主塔为独柱式空心矩形截面混凝土桥塔,桥塔总高76 m;桥塔顺桥向宽度为7 m,横桥向厚度4 m,顺桥向拉索面壁厚1.2 m,横桥向壁厚0.75 m。斜拉索为钢绞线束,单侧19对,全桥共76根。

该桥立面布置图见图1。

3 有限元模型

本桥采用MIDAS CIVIL软件进行计算,根据结构特点,全桥共划分为356个节点,312个单元,主桥桥墩与主梁固结,模型如图2所示。

4 静载试验

4.1 主要控制截面、试验工况及加载效率

根据理论计算分析,确定桥梁静载试验控制截面,按内力等效原则进行加载,本次静载试验中各个试验工况的荷载效率满足规范中所规定的0.85≤η≤1.05的要求[7]。

试验加载采用三轴后八轮载重汽车(前轴与中后轴间距3.5 m,两后轴间距1.4 m,横向轴距1.8 m),其前轴控制在(60±5) kN以内,后轴控制在(120±5)kN以内,单车总重量控制在(300±10)kN以内[8]。主要控制截面如图3所示，试验工况见表1，加载效率见表2。

表1 试验工况

表2 加载效率

4.2 测点布置

1-1截面、4-4截面分别布置5个变形测点和7个应变测点,测点布置如图4所示。

2-2截面共布置7个应变测点,测点布置见图5。

3-3截面在距桥面1.2 m处顺桥向和横桥向分别布置1个应变测点,顺桥向编号为1号、横桥向编号为2号;5-5截面在塔顶布置1个位移测点,编号为1号;N9索力采用索力动测仪进行测试。

4.3 试验结果

4.3.1 变形测量结果

变形测量结果如表3～表5所示。

表3 工况1作用下变形结果

表4 工况2作用下变形结果

表5 工况5作用下变形结果

由表3～表5可知:1)各试验工况下,主梁主要控制截面测点变形校验系数在0.74～0.94范围内,均小于1。工况2作用下,主梁最大竖向变形为19.9 mm,远小于规范规定值L/500=260 mm[9],说明主要控制截面的刚度满足设计要求;2)各试验工况下,主梁主要控制截面测点相对残余变形在0%～6.36%范围内,均小于20%,说明桥梁结构在试验工况下处于弹性工作状态。

4.3.2 应变测量结果

应变测量结果如表6～表10所示。