某自錨式懸索橋配重跨靜載試驗(yàn)分析

常 亮

(中鐵十三局集團(tuán)第四工程有限公司，哈爾濱 150008)

某跨江大橋主橋采用60+140+60(m)自錨式懸索橋，配重孔為48 m簡(jiǎn)支箱梁。主梁采用梁側(cè)單箱單室混凝土箱梁，主梁之間用橫梁橋面板連接。主梁及主塔采用C50混凝土，邊墩及引橋橋墩、邊墩承臺(tái)、引橋承臺(tái)及橋臺(tái)臺(tái)身和承臺(tái)采用C40混凝土，鉆孔灌注樁采用C30水下混凝土。

針對(duì)該橋配重跨主梁現(xiàn)澆支架和模板拆除后，主梁腹板和底板表面出現(xiàn)局部蜂窩、麻面、漏筋及混凝土外觀顏色不一致等質(zhì)量通病，后施工單位采用環(huán)氧水泥砂漿、小石子環(huán)氧混凝土對(duì)缺損部位進(jìn)行了修復(fù)。為驗(yàn)證結(jié)構(gòu)的安全性，對(duì)配重跨進(jìn)行橋梁荷載試驗(yàn)[1]。

1 橋梁外觀檢測(cè)

本次橋梁檢測(cè)針對(duì)5#孔，該孔為48 m預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支箱梁橋，該橋分為左右兩幅，每幅均為單箱四室的箱梁，左右幅箱梁通過箱梁翼緣板連接。

主梁箱的編號(hào)從上游到下游方向依次為1#和2#梁。橋梁外觀檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)橋梁現(xiàn)狀有：試驗(yàn)孔兩片試驗(yàn)梁梁底混凝土表面有多處填補(bǔ)面，填補(bǔ)面積大約為梁底面積的1/10；試驗(yàn)孔的2片試驗(yàn)梁混凝土表面均未見裂縫。采用回彈法對(duì)該大橋配重跨2片主梁進(jìn)行混凝土抗壓強(qiáng)度測(cè)試，并對(duì)所測(cè)構(gòu)件進(jìn)行強(qiáng)度評(píng)定[2]。試驗(yàn)梁混凝土強(qiáng)度詳細(xì)情況見表1。

表1 構(gòu)件混凝土強(qiáng)度檢測(cè)匯總表

綜上所述，5#孔兩片主梁混凝土強(qiáng)度推定值略小于主梁混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)C50，滿足設(shè)計(jì)要求。

2 靜荷載試驗(yàn)

2.1 靜載試驗(yàn)內(nèi)容

根據(jù)該橋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及實(shí)際情況，確定本橋試驗(yàn)內(nèi)容，主要有：

(1)跨中斷面撓度。

(2)跨中混凝土應(yīng)變沿梁高規(guī)律。

(3)觀察試驗(yàn)梁在試驗(yàn)荷載作用下的裂縫變化情況。

2.2 試驗(yàn)測(cè)點(diǎn)布置

(1)主梁撓度測(cè)點(diǎn)布置。

1#、2#梁的撓度測(cè)點(diǎn)均為5個(gè)，均勻布置，如圖1所示。

圖1 試驗(yàn)梁跨中應(yīng)變測(cè)點(diǎn)布置圖

(2)跨中斷面應(yīng)變測(cè)點(diǎn)布置。

在試驗(yàn)梁跨中梁側(cè)沿梁高布置6個(gè)應(yīng)變測(cè)點(diǎn)，如圖2所示。

圖2 主梁試驗(yàn)斷面應(yīng)變測(cè)點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)圖

2.3 加載工況

本次試驗(yàn)試驗(yàn)荷載按公路-I級(jí)進(jìn)行加載。試驗(yàn)荷載采用12輛35t重的重型翻斗車，共安排了3個(gè)荷載工況：

工況Ⅰ：二期恒載作用下梁體跨中彎矩(四列對(duì)稱)。

工況Ⅱ：跨中彎矩(二期+活載)(四列對(duì)稱)。

工況Ⅲ：跨中彎矩(二期+活載)(兩列偏載)。

各加載工況車輛的縱、橫布置，如圖3～8所示。

圖3 工況Ⅰ縱向加載布置圖(m)

圖4 工況Ⅰ橫向加載布置圖(m)

圖5 工況Ⅱ縱向加載布置圖(m)

圖6 工況Ⅱ橫向加載布置圖(m)

圖7 工況Ⅲ縱向加載布置圖(m)

圖8 工況Ⅲ橫向加載布置圖(m)

(4)加載效率。靜載試驗(yàn)加載效率見表2。

表2 各工況跨中截面試驗(yàn)荷載效率表

3 靜載試驗(yàn)分析

(1)主梁跨中截面撓度。各工況下的試驗(yàn)梁跨中斷面撓度和相對(duì)殘余變形，見表3、表4和表5。

表3 工況I下主梁撓度和相對(duì)殘余變形

表4 工況Ⅱ下主梁撓度和相對(duì)殘余變形

表5 工況Ⅲ下主梁撓度和相對(duì)殘余變形

從表中看出，兩片試驗(yàn)梁跨中截面，在二期恒載作用下，撓度實(shí)測(cè)值均小于相理論值；在活載中載時(shí)，實(shí)測(cè)值均小于理論值，各點(diǎn)校驗(yàn)系數(shù)介于0.5～0.9之間；在活載偏載布載時(shí)，實(shí)測(cè)值最大值小于理論值，但遠(yuǎn)離偏載側(cè)測(cè)點(diǎn)的實(shí)測(cè)值大于計(jì)算值；實(shí)測(cè)的相對(duì)殘余變形滿足規(guī)范規(guī)定的要求[3]。

(2)混凝土應(yīng)變、應(yīng)力分析。在工況Ⅱ、Ⅲ試驗(yàn)荷載作用下，測(cè)量試驗(yàn)孔各試驗(yàn)斷面的混凝土應(yīng)變。實(shí)測(cè)的混凝土應(yīng)變沿主梁高度程線性分布，滿足平面變形假定。根據(jù)最佳試驗(yàn)曲線，求的相應(yīng)測(cè)點(diǎn)的應(yīng)力和校驗(yàn)系數(shù)[4-6]，具體情況，見表6和表7。

表6 試驗(yàn)孔主梁上緣應(yīng)力數(shù)據(jù)匯總表

表7 試驗(yàn)孔主梁下緣應(yīng)力數(shù)據(jù)匯總表

綜上所述，跨中控制斷面混凝土應(yīng)變沿梁高的變化基本符合受彎構(gòu)件的平面假設(shè)，試驗(yàn)梁混凝土上、下緣應(yīng)力校驗(yàn)系數(shù)均符合規(guī)范的相關(guān)規(guī)定，說明結(jié)構(gòu)強(qiáng)度能夠滿足使用要求。

4 結(jié)束語(yǔ)

靜載試驗(yàn)及理論計(jì)算的對(duì)比分析表明：試驗(yàn)梁混凝土應(yīng)變滿足平面假定，校驗(yàn)系數(shù)符合規(guī)范要求，結(jié)構(gòu)基本處于彈性工作狀態(tài)，實(shí)際受力較理論均勻；結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、正截面抗裂性、豎向剛度滿足公路-I級(jí)荷載的設(shè)計(jì)和使用要求。

【參 考 文 獻(xiàn)】

[1] 胡 洋.潑河大橋靜載試驗(yàn)研究[J].黑龍江工程學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2006，20(4)：29-32.

[2] 姚令森.橋梁工程(第二版)[M].北京：人民交通出版社，2008.

[3] 姜 震，朱宜琛，吳永勝.整體式板橋靜力荷載試驗(yàn)及計(jì)算方法研究[J].森林工程，2012，28(4)：47-50.

[4] 林任生.汕頭市迥瀾橋病害檢測(cè)及靜載試驗(yàn)分析[J].城市道路與防洪，2008.7(7)：128-134.

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[6] 孟凡超.懸索橋[M].北京：人民交通出版社，2011.

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