雙碑大橋靜載試驗分析

蔡雄庭

摘 要：本文介紹了雙碑大橋靜力荷載試驗的主要內(nèi)容和方法，并結(jié)合有限元計算結(jié)果，對該橋梁結(jié)構(gòu)的位移、應(yīng)力、索力進(jìn)行分析研究。試驗結(jié)果表明，加載過程中橋梁結(jié)構(gòu)始終處于彈性工作狀態(tài)，結(jié)構(gòu)的強度、剛度、承載能力均滿足設(shè)計及規(guī)范要求。

關(guān)鍵詞：斜拉橋;荷載試驗;強度;剛度

1 橋梁概況

雙碑大橋主橋為（75+145+330+95）m高低塔單索面混凝土斜拉橋。主梁采用C50混凝土，橫斷面采用單箱三室斜腹板截面。斜拉索采用平行鋼絞線拉索。設(shè)計荷載：公路Ⅰ級，橋面布置：雙向六車道。

雙碑大橋橋型如圖1所示。成橋荷載試驗通過對該橋進(jìn)行多工況的靜力加載，測試個加載工況作用下橋梁結(jié)構(gòu)的內(nèi)力及變形。本文通過并對比現(xiàn)場試驗時采集數(shù)據(jù)，對結(jié)構(gòu)的承載力進(jìn)行分析研究。

圖1 主橋立面及應(yīng)力測試斷面圖（單位：m）

2 靜載試驗及結(jié)果分析

2.1 有限元模型建立

本文選取主橋上部結(jié)構(gòu)為研究對象，利用空間有限元軟件Midas Civil建立有限元模型，模型邊界條件根據(jù)實際情況選定。按試驗荷載效應(yīng)與設(shè)計荷載效應(yīng)等效的原則，實際荷載效率取值在0.95～1.05之間。

2.2 靜載試驗截面選擇

在靜載試驗前對橋梁空間構(gòu)模，計算各橋在活載和恒載、活載共同作用下的彎矩、應(yīng)力及位移的包絡(luò)圖，根據(jù)包絡(luò)圖確定橋梁最不利控制截面，同時考慮選取受力復(fù)雜的截面和部位，將這些截面（或部位）作為測試控制截面（圖1所示）。

2.3 靜載試驗結(jié)果

2.3.1? 主梁豎向撓度

主梁撓度測試主要分析撓度的絕對值、撓度校驗系數(shù)、殘余撓度值。撓度校驗系數(shù)是實測值與理論計算值之比，它反映了結(jié)構(gòu)的剛度情況。從撓度測試結(jié)果分析可以看出，各測點撓度校驗系數(shù)在0.81～0.84之間，各撓度測點實測撓度小于計算撓度，滿足規(guī)范要求[1];主要撓度測點殘余撓度較小，符合規(guī)范要求，在偏載作用下，主梁實測撓度偏載系數(shù)為1.05。

2.3.2? 塔頂縱向偏位

由塔頂縱向水平偏位結(jié)果可知，實測塔頂偏位均小于理論計算值，并與計算值吻合較好，校驗系數(shù)分別為0.83和0.81，試驗中測得的殘余變形較小，表明試驗荷載作用下橋塔處于彈性工作狀態(tài)，其剛度滿足設(shè)計要求[2]。

2.3.3? 主梁及主塔應(yīng)力

表3列出了在部分試驗工況下主梁應(yīng)力測試的部分結(jié)果。

由表3可知，6-6截面最大正彎矩對稱加載時主梁各測點應(yīng)變校驗系數(shù)在0.54～0.89之間。對主塔應(yīng)力測試結(jié)果分析可知，校驗系數(shù)為0.66，滿足規(guī)范要求。在各測試工況作用下，主梁、主塔在試驗荷載下處于彈性受力狀態(tài)，符合規(guī)范要求。

2.3.4? 斜拉索索力增量

通過對最大索力變化量加載工況進(jìn)行試驗，分析加載前后斜拉索索力值變化最大的三對斜拉索，并和理論計算值進(jìn)行對比，判斷斜拉索索力的變化是否正常。

在試驗荷載作用下斜拉索上下游索力增量均勻，實測索力增量均小于理論計算值，斜拉索受力滿足要求。

3 結(jié)語

本文通過對雙碑大橋的靜載試驗測試結(jié)果進(jìn)行分析，用測試數(shù)據(jù)論證了雙碑大橋主橋結(jié)構(gòu)變形、應(yīng)力、索力等實測結(jié)果總體上與計算值吻合較好，證明了橋梁結(jié)構(gòu)工作狀況處于彈性范圍，橋梁實際強度、剛度和承載能力滿足設(shè)計及規(guī)范要求。

參考文獻(xiàn)

[1]公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程：JTG/T J21—2011[S].北京：人民交通出版社，2011.

[2]王文洋，張波，曾德禮等 廟嘴長江大橋三江橋靜動載試驗分析[J].交通科技，2017（5）：19-21+25.

[3]葉敏，鄒力，胡明等.鄂東長江公路大橋主橋靜動載試驗[J].世界橋梁，2012，40（3）：68-71.