大跨度中承式系桿拱橋荷載試驗方法

徐郁峰　陳梓駒

摘? 要：以某主橋（40+185+40）m大跨度中承式系桿拱橋的竣工驗收荷載試驗為背景，使用橋梁專用計算軟件建立有限元模型，進行荷載試驗理論值計算，分析了大跨度中承式系桿拱橋在等效試驗荷載作用下的變形、應力特性。通過荷載試驗實測值和計算理論值的比較，分析結構校驗系數，得出該橋的實際強度、剛度以及了解橋梁結構的實際工作狀況。采用脈動測試方法對該橋的自振特性參數進行分析，綜合分析評定該大跨度中承式系桿拱橋的承載能力，同時為同類型結構的橋梁荷載試驗方法提供參考意義。

關鍵詞：大跨度中承式系桿拱橋;荷載試驗;承載能力評定

中圖分類號：U446.1 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）34-0122-02

Abstract： Based on the completion acceptance test of a main bridge（40+185+40） m long span mid-supported tied arch bridge， the finite element model was built using the bridge-specific calculation software， and the theoretical calculation of the load test was carried out to analyze the large span. Deformation and stress characteristics of the bearing type arch bridge under the equivalent test load. Through the comparison between the measured value of the load test and the calculated theoretical value， the structural check coefficient is analyzed， and the actual strength and stiffness of the bridge and the actual working condition of the bridge structure are obtained. The pulsation test method is used to analyze the natural vibration characteristic parameters of the bridge. The bearing capacity of the long-span mid-supported tied arch bridge is comprehensively analyzed， and the bridge load test method of the same type structure is provided for reference.

Keywords： long-span mid-supported tied arch bridge; load test; loading ability evaluation

1 工程概況

該橋主橋采用（40+185+40）m中承式系桿拱橋，橋面寬度44m。主跨拱肋為鋼結構提籃拱，拱肋跨徑185m，拱軸線為懸鏈線，拱軸系數m=1.6，矢高46.25m，矢跨比0.25。吊桿共計15對30根，吊點縱向間距9m。主梁有兩部分：一為邊拱端部16m范圍內的拱梁結合部分現澆鋼筋砼結構，一為鋼主梁。設計荷載為城-A級，雙向八車道。

2 結構理論計算分析

2.1 靜動力分析

結構分析采用橋梁專用計算軟件MIDAS CIVIL進行單梁模型建模，模型共947個節點，1218個單元。

2.2 靜載試驗工況和控制截面

根據《城市橋梁檢測技術標準》（DBJ/T 15-87-2011）的要求，靜載試驗工況見表1。

2.3 靜載加載效率

根據《城市橋梁檢測技術標準》（DBJ/T 15-87-2011）的要求，靜載試驗按荷載效率η來確定試驗的最大荷載。彎矩及加載效率匯總表見表2。

2.4 試驗測點布置

（1）撓度測點布置

本次荷載試驗工況一主梁撓度測點選擇在主跨支點、四分點和跨中位置布設;工況二在拱頂處布置反光片。

（2）應變測點布置

工況一在主梁跨中梁底均布4個測點;工況二在拱頂截面頂均布4個，兩側沿高度各均布3個，底部均布2個;工況三于最中間吊桿布置1個索力測點。工況四在拱腳截面頂和底各均布2個，兩側各均布3個測點。

（3）動載測點布置

動載在主梁1/4、跨中處布置兩個豎向拾振器，拱上1/4處布置1個橫向拾振器，拱頂布置1個豎向拾振器。

3 試驗結果

3.1 靜載試驗結果

3.1.1 撓度測試結果

各工況控制點撓度實測值及理論值對比見表3。

3.1.2 索力測試結果

工況三索力實測與理論對比見表4。

3.1.3 應變測試結果

各工況控制點應變實測及理論對比見表5。

3.2 動載試驗結果

主橋實測自振頻率與理論值對比見表6。

3.3 試驗結論

（1）靜載試驗：各工況試驗荷載作用下，撓度校驗系數在0.84～0.87之間，應變校驗系數在0.81～0.84之間，所有測點撓度的殘余比均在5%以內，滿足《城市橋梁檢測與評定技術規范》中“撓度校驗系數應在0.60～1.00，應變校驗系數應在0.50～0.90，殘余比應小于20%”的要求。在整個靜載試驗過程中，未發現試驗橋跨有肉眼可見裂縫產生。因此主橋強度、剛度、抗裂性滿足規范要求。

（2）動載試驗：本橋主跨拱肋實測側向自振頻率大于理論頻率;拱肋、主梁實測豎向自振頻率大于理論計算頻率。因此主橋剛度和質量分布滿足設計及規范要求。

綜上結果，該橋承載能力滿足設計荷載標準的正常使用要求，可投入正常運營。

4 結束語

（1）通過動靜載試驗評價橋梁結構強度、剛度、抗裂性能以及動力特性，對大跨度中承式系桿拱橋的承載能力進行總體考察，為橋梁竣工驗收，投入正常運營提供技術依據。

（2）鑒于大跨度中承式系桿拱橋梁結構規模大、受力復雜，建議橋梁按照規范要求執行巡查及定期檢測工作，發現問題及時處理，確保橋梁結構的安全和耐久性。同時該橋地處海濱，受臺風、潮濕的環境影響，需重點加強混凝土與鋼主梁結合面材料特性及退化的耐久性監測。

（3）對該橋試驗數據的匯總分析整理，可為同類橋梁的動靜載試驗提供借鑒。

參考文獻：

[1]DBJ/T 15-87-2011.城市橋梁檢測與評定技術規范[S].

[2]田園，于建洋，鮑琪祥.公路橋梁荷載試驗過程控制要點分析[J].交通世界，2019（19）：108-109.

[3]章日凱，王常青.橋梁荷載試驗[J].交通標準化，2005（12）：69-72.