某大跨度斜拉橋靜載試驗及結構狀態評定

陳楠CHEN Nan

（遼寧省交通高等?？茖W校，沈陽110122）

0 引言

為了全面檢測斜拉橋的強度、剛度和承載能力并進行綜合評定，對該大橋進行靜載試驗是非常直接而且有效的辦法[1]。

1 橋梁概況

某斜拉橋為雙塔雙索面斜拉橋，跨徑為150+150+150+150m，橋梁縱坡為2.5%，豎曲線半徑為4000m，橋梁寬度為36m。主梁采用預應力鋼筋單箱五室箱形截面，箱梁梁高2.2m，標準截面的箱梁頂板厚度為35cm，底板厚33cm，邊腹板厚度為2.35m，中腹板厚度為55m。橋塔外形為A形塔柱，采用普通鋼筋混凝土結構，橋面（鋪裝層）以上高79.45m，為箱形截面，塔柱寬6.0m，厚3.3m。主梁以下塔柱為變截面實心結構，順橋向尺寸仍為6.0m。橋梁荷載等級為公路I級，結構設計安全等級為一級。圖1為跨該斜拉橋結構示意圖。

圖1 斜拉橋結構示意圖

2 靜載試驗

2.1 測試截面選擇 采用大型橋梁結構分析程序橋梁博士對該橋進行了結構靜力分析。根據橋梁結構的對稱性和測試的方便性，選擇該橋1號墩和2號墩之間第二跨作為測試跨，主要測試主梁最大正、負彎矩控制截面在試驗荷載作用下的撓度和應變；A塔作為測試塔，主要測試各控制截面在試驗荷載作用下的變位。各控制截面測試項目列于表1。

2.2 應力測點布置 根據主梁的構造特點，主梁上應變測點布設在橋主梁內部，主梁傳感器埋設斷面和具體編號參見圖2～圖3。

2.3 撓度測點布置 主梁撓度測點主要布設在主梁底面，距離主塔中心68.42m處截面布置5個撓度測點，具體位置如圖4所示。

表1 各控制截面測試項目表

圖2 主梁應力測試截面測點布置圖（距離A塔中心68.42m）

圖3 主梁應力測試截面測點布置圖（距離A塔中心30.67m）

圖4 主梁撓度測試截面測點布置圖（距離A塔中心68.42m）

2.4 塔頂變位測點 塔頂設置縱向水平變位測點，主要測試索塔縱橋向偏位，測試儀器采用全站儀。具體位置圖5所示。

2.5 索力測試 斜拉索是斜拉橋的主要承力構件之一。恒載作用下斜拉索的索力狀態基本反映了整座斜拉橋恒載作用下的內力狀態。對于主梁和索塔來說恒載索力可以看作是一種長期作用的外力，如果斜拉橋的實際索力與設計索力不相符合時會引起梁和塔的附加內力。因此，斜拉索的實際恒載索力，以及試驗荷載作用下斜拉索的索力與設計索力相比是否發生明顯變化，是本次檢測的一個重要測試內容。斜拉索力利用頻譜法，采用索力儀進行測量。

2.6 加載試驗工況和測試內容 在加載時及加載后測試主梁、索塔線型、控制截面應力以及加載區附近斜拉索索力。試驗工況和測試內容如下：

工況1：對距A塔中心68.42m處斷面按最大正彎矩對稱加載，測試各控制斷面的應力、變形、位移、索力及主塔偏位，加載效率為98.3%；

工況2：在A塔中心處斷面按最大負彎矩對稱加載，測試各控制斷面的應力、變形、位移、索力及主塔偏位，加載效率為99.1%；

工況3：對距A塔中心30.67m處斷面按最大負彎矩對稱加載，測試各控制斷面的應力、變形、位移、索力及主塔偏位，加載效率為97.9%。

各工況加載示意圖見圖6~8。

圖5 A塔避雷針上靶標安裝

圖6 工況1車輛加載位置平面布置圖

圖7 工況2車輛加載位置平面布置圖

圖8 工況3車輛加載位置平面布置圖

3 測試數據分析

3.1 應變數據分析 應變實測數據與計算數據對比分析見表2。

3.2 撓度數據分析 撓度實測數據與計算數據對比分析見表3。

3.3 索力測試 索力測試實測數據與計算數據對比分析見表4。

表2 應變測點實測應變與理論應變的比較

表3 撓度測點實測撓度與理論撓度的比較

表4 實測索力與計算索力的比較

3.4 塔頂偏位

表5 塔頂偏位測試結果

4 結論

①豎向撓度測試：在相當于公路I級的設計荷載的作用下，斜拉橋主梁跨中設計撓度值、實測值均小于規范值（L/500），同時實測值小于理論計算值，說明結構具有一定的整體豎向剛度，并且滿足設計與使用的要求。②主塔偏位：在相當于公路I級的設計荷載的作用下，主塔塔頂偏位理論計算值為40.6mm，實測值為38.2mm，說明主塔實際剛度大于理論計算值。③索力測試：在相當于公路I級的設計荷載的作用下，斜拉索力實測值均小于理論值，說明斜拉索受力良好。④應力測試：主梁、主塔測試結果比計算值小，殘余應力小，說明結構處于彈性工作狀態，且結構在使用荷載下比較安全。

綜上所述，經靜載試驗可知：該在相當于公路I級的試驗荷載作用下，結構受力仍處于彈性工作狀況，結構實際強度和剛度滿足設計及規范要求。

[1]交通部公路科學研究所.大跨徑混凝土橋梁的試驗方法[M].北京人民交通出版社，1982.

[2]交通運輸部公路科學研究院.公路橋梁承載能力評定規程[M].人民交通出版社，2011.

[3]中交公路規劃設計院.公路橋涵設計通用規范[M].人民交通出版社，2004.