螺絲寨連續剛構特大橋荷載試驗研究

汪 頂 攀

(四川振通公路工程檢測咨詢有限公司，四川 綿陽 621010)

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螺絲寨連續剛構特大橋荷載試驗研究

汪 頂 攀

(四川振通公路工程檢測咨詢有限公司，四川 綿陽 621010)

以螺絲寨特大橋為例，通過對橋的連續剛構段進行靜、動力荷載試驗，得到了橋梁主體結構控制截面控制應力、撓度和開裂狀況等指標，進而對試驗結果進行了分析與評價，指出檢測結果符合荷載等級要求。

連續剛構，靜載試驗，動載試驗，阻尼比，有限元軟件

1 工程概況

螺絲寨特大橋上部結構：左幅采用6×40 m簡支T梁+(95+180+95)m連續剛構+3×35 m簡支T梁+1×141 m鋼管混凝土下承式拱橋，全長866 m；下部結構：橋墩采用空心薄壁墩，基礎為承臺+群樁，樁基為鉆孔灌注樁。橋面布置為0.5 m(防撞護欄)+11.0 m(橋梁凈寬)+0.75 m(防撞護欄和中央分隔帶)=12.25 m。主橋為(95+180+95)m混凝土連續剛構段，分離為兩幅，采用單箱單室箱形截面。現澆連續剛構主梁采用C60混凝土，15.2鋼絞線；主墩墩身、交界墩蓋梁和墩身、橋臺臺帽、主墩承臺采用C40混凝土。該橋的荷載等級為公路—Ⅰ級，無人群荷載。

2 荷載試驗內容

試驗跨選取：連續剛構段選取左幅第7跨(邊跨)、第8跨(主跨)、第8號墩頂(跨徑95 m+180 m+95 m連續剛構橋)，共2跨3個截面進行成橋荷載試驗。

2.1 靜載試驗內容

1)相應試驗工況作用下，測試截面應變檢測。2)相應試驗工況作用下，試驗跨撓度檢測。3)相應試驗工況作用下，測試截面附近混凝土表觀裂縫及缺陷觀測。

2.2 動載試驗內容

1)橋梁的動力特性檢測，包括自振頻率、阻尼比。2)橋梁測試部位的動力響應檢測，包括動應變(應力)、應變增大系數、沖擊系數。3)橋梁測試部位應變增大系數、沖擊系數隨車速的變化規律。

3 荷載試驗方案設計

3.1 靜載測試方法[1]

1)應力測試，采用在試驗截面粘貼混凝土應變片阻值(120 Ω)測試混凝土應變(應力)，并通過測點附近的補償點進行溫度補償，應變采用靜態數據記錄系統和數字應變儀自動采集存儲。2)變形測試，采用水準儀進行測量。3)靜載試驗內容(見表1)。

表1 螺絲寨特大橋(連續剛構段)第7,8跨靜載試驗測試項目內容

3.2 控制荷載及試驗效率

在靜載試驗設計前，首先通過計算分析橋梁在荷載作用下的活載效應，采用結構有限元分析軟件Midas/Civil對結構進行彈性階段分析。本次試驗按設計荷載公路—Ⅰ級為控制荷載，橋跨各控制截面在活載作用和試驗荷載作用下的內力和試驗效率如表2所示。

在計算分析的基礎上，靜力試驗荷載采用載重汽車，車載重量根據設計控制荷載產生最不利效應值確定。各試驗工況的計算彎矩及試驗彎矩見表2。荷載效率系數均符合規范中荷載效率系數0.95～1.05的范圍[2]。

表2 螺絲寨特大橋(連續剛構段)靜載試驗效率

3.3 測點布置

1)靜載試驗測試截面。

試驗跨橫斷面單幅由單箱單室預應力混凝土現澆箱梁組成。連續剛構應變測試截面選擇試驗跨邊跨最大正彎矩截面、主跨跨中最大正彎矩截面、墩頂附近最大負彎矩截面。

2)靜載試驗測點布置。

試驗跨橫斷面由現澆箱梁組成。應變測試截面選擇試驗跨A—A截面、B—B截面、C—C截面，撓度測試選擇試驗跨的1號～10號截面；應變測點布置在箱梁內部；撓度測點橫向每測試截面布置2點，縱向10個截面。測試截面及撓度測點布置見圖1及圖2。圖中實心三角形表示動應變測點，實心矩形表示靜應變測點，箭頭表示撓度測點。

3.4 動載測試方法[3]

1)脈動試驗。

通過測量外界各種因素引起的橋跨結構微幅振動響應，分析橋跨結構的動力特性。

2)無障礙行車試驗。

測試重載汽車在(5 km/h～80 km/h)速度行車激振下橋跨結構的動力響應和沖擊系數。

3)跳車試驗。

通過放置三角形墊木，模擬橋面鋪裝局部損傷狀態下，測試橋跨結構跳車激振下的動力響應和沖擊系數。

4)動載試驗內容和工況見表3及表4。

表3 左幅第8跨動載試驗測試項目內容

表4 動載試驗工況

5)動載試驗測點布置。

在測試截面箱梁底部和頂部各布置2個動應變測點。動應變測試截面具體布置見圖1及圖2。

4 靜載試驗結果與分析

主跨最大正彎矩工況(B—B截面)分析如下：

1)撓度測試結果。

該試驗截面在荷載作用下，撓度實測值與計算值的比較分析見表5及表6。

該截面偏載工況下撓度結構校驗系數為0.54～0.80，中載工況下撓度結構校驗系數為0.76～0.88，均滿足規范要求的η≤1.0的規定[2]。

表5 偏載工況下撓度實測值與計算值的比較分析

表6 中載工況下撓度實測值與計算值的比較分析

2)應變測試結果。

該試驗截面在荷載作用下，應變實測值與計算值的比較見表7，表8。

該試驗截面偏載工況下應變結構校驗系數為0.67～0.79，中載工況下應變結構校驗系數為0.64～0.67，均滿足規范要求的η≤1.0的規定[2]。

表7 偏載工況下應變實測值與計算值的比較

表8 中載工況下應變實測值與計算值的比較

3)其他。

加載前后及加載過程中無明顯裂縫產生，無異常響動,無殘余應變及變形。

5 動載試驗結果與分析

5.1 自振特性測試結果

通過自振特性測試，試驗橋跨結構豎向1階實測頻率f1=1.08 Hz，豎向1階頻率實測值與理論計算值的比值f1/[f1]=1.08/1.01=1.07，表明橋跨結構的動力性能良好；實測阻尼比為0.88%，說明結構有較好的耗散外部能量輸入的能力。

5.2 激振試驗

橋跨結構在行車和跳車激振下，主跨B—B截面、邊跨A—A截面不同車速行車、跳車沖擊系數隨車速變化規律分別見圖3～圖6。對實測沖擊系數進行分析可以看出：

1)沖擊系數理論計算值為0.050，左幅第8跨(主跨B—B截面)實測行車沖擊系數在0.026～0.046之間，左幅第7跨(邊跨A—A截面)截面實測行車沖擊系數在0.016～0.043之間，均小于理論計算。2)左幅第8跨(主跨B—B截面)跳車沖擊系數在0.560～0.833之間，左幅第7跨(邊跨A—A截面)跳車沖擊系數在0.186～0.870之間,說明橋面在模擬局部破損狀態下，車輛沖擊對橋跨結構影響較大。

6 結論與建議[4]

通過該橋靜動力荷載試驗與結果分析可知，敘永至古藺高速公路工程項目螺絲寨特大橋(連續剛構段)荷載試驗檢測結果符合公路—Ⅰ級荷載等級要求。建議按照JTG H11—2004公路橋涵養護技術規范進行橋梁的定期檢查及養護；車輛沖擊對橋跨結構影響較大，避免橋面損壞后受到較大的沖擊。

[1] JTG D60—2004,公路橋涵設計通用規范[S].

[2] JTG/T J21—2011,公路橋梁承載能力檢測評定規程[S].

[3] JTG D62—2004,公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范[S].

[4] JTG H11—2004,公路橋涵養護技術規范[S].

Study on load test of continuous rigid frame bridge with Luosizhai

Wang Dingpan

(Sichuan Zhentong Highway Engineering Inspection Consulting Co., Ltd, Mianyang 621010, China)

Based on the bridge with Luosizhai, the static and dynamic load tests of the continuous rigid section of the bridge are carried out to test the stress, deflection and cracking of the main structure of the bridge. Then analyzed and evaluated the test results, pointed out the test results accord with the load grade requirements.

continuous rigid structure, static load test, dynamic load test, damping ratio, finite element software

1009-6825(2017)16-0158-03

2017-03-23

汪頂攀(1965- ),男，高級工程師

U441.2

A