某三跨內(nèi)傾式鋼箱梁拱組合橋荷載試驗(yàn)分析

陳啟權(quán)

（廣東縱橫工程檢測有限公司，廣東 佛山 528000）

1 工程概況

某橋梁橋型布置采用12+107+86=205m預(yù)應(yīng)力混凝土梁拱組合體系，主梁采用單幅結(jié)構(gòu)形式，采用斜腹式單箱八室斷面，頂板寬為40.6m，底寬33.6m。按預(yù)應(yīng)力混凝土A類構(gòu)件設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)汽車荷載等級：城-A級［3-4］。

本橋主拱結(jié)構(gòu)為鋼箱拱，分大小兩個拱，大拱跨度107.95米，矢高32.19米，主拱矢跨比為1/3.35，拱軸線采用2次拋物線和直線擬合，拱肋按1/8角度內(nèi)傾。小拱跨度76.25米，矢高約22.19米，主拱矢跨比為1/3.44，拱軸線采用2次拋物線和直線擬合，拱肋按1/8角度內(nèi)傾。主拱兩個主拱肋均為鋼-混凝土混合結(jié)構(gòu)，拱肋為鋼結(jié)構(gòu)，拱座為混凝土結(jié)構(gòu)。拱肋截面為矩形，橫向?qū)挾葹?.8m，大拱拱截面高度由拱腳處的7.35m變化至拱頂處的2.5m，小拱拱截面高度由拱腳的3.84m變化至拱頂處的2.0m，拱腳、拱腳處頂板和腹板厚為42mm，底板厚30mm。詳見圖1。

圖1 橋型布置圖（單位：cm）

2 有限元計(jì)算模型

根據(jù)橋梁施工圖設(shè)計(jì)文件，采用MIDAS/Civil 2012計(jì)算，設(shè)計(jì)荷載為城-A級，計(jì)算模型見圖2所示。

圖2 橋梁計(jì)算模型（MIDAS/Civil）

3 靜載試驗(yàn)

3.1 試驗(yàn)工況及加載效率

工況Ⅰ～Ⅶ試驗(yàn)荷載在測試截面處的試驗(yàn)荷載效率如表1所示，表中的數(shù)據(jù)表明試驗(yàn)荷載效率ηs滿足《城市橋梁檢測與評定技術(shù)規(guī)范》 （CJJ/T233-2015）中取值范圍為0.85～1.05之間的要求［3］。

表1 試驗(yàn)荷載效率

3.2 測點(diǎn)布置

1）撓度測點(diǎn)布置

本次試驗(yàn)主梁撓度測點(diǎn)沿試驗(yàn)橋跨兩側(cè)的支點(diǎn)位置、1/4位置和跨中位置布置，共28個撓度測點(diǎn)，采用精密水準(zhǔn)儀進(jìn)行觀測；P1軸橫梁撓度測點(diǎn)布置在跨中和靠近支點(diǎn)截面，共3個撓度測點(diǎn)，采用吊百分表進(jìn)行觀測。

2）鋼箱拱位移測點(diǎn)布置

鋼箱拱位移測點(diǎn)在P1～P2跨1/4、1/2、3/4截面各2個測點(diǎn)，在P2～A3跨1/2截面2個測點(diǎn)。

3）拱腳水平位移測點(diǎn)布置

0、3號臺各2個測點(diǎn)。

4）應(yīng)力（應(yīng)變）測點(diǎn)布置

A、B、C、G截面各6個測點(diǎn)；D、E、F、H截面各15個測點(diǎn)；I截面1個測點(diǎn)。

3.3 靜載試驗(yàn)結(jié)果及分析

1）應(yīng)變試驗(yàn)結(jié)果。各工況作用下，主梁、拱肋、橫梁（工況Ⅶ下I截面）應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)分別在0.44～0.95之間、0.50～0.88之間和0.65，相對殘余應(yīng)變分別在0～0.18之間、0.12～0.19和0.10，詳見表2。

表2 各工況主梁、拱肋應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)與相對殘余應(yīng)變匯總表

2）變形試驗(yàn)結(jié)果。各工況作用下，橋面撓度、拱肋變位、拱腳位移校驗(yàn)系數(shù)分別在0.61～0.93之間、0.62～0.70之間和0.35～0.45之間，相對殘余變形分別在0.16～0.19之間、0.09～0.18和0.12～0.18之間，詳見表3。

表3 各工況橋面撓度、拱肋變位、拱腳位移校驗(yàn)系數(shù)與相對殘余變形匯總表

3）吊桿索力試驗(yàn)結(jié)果。各工況Ⅲ、Ⅳ作用下E截面吊桿索力增量校驗(yàn)系數(shù)分別為0.82、0.85，相對殘余索力增量為0.08、0.05。

4）裂縫檢測結(jié)果。在整個靜載試驗(yàn)過程中，未發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)橋跨有新增可見裂縫產(chǎn)生。

4 動載試驗(yàn)

4.1 自振特性測試試驗(yàn)

環(huán)境隨機(jī)振動法（脈動法）是指在橋面無任何交通荷載以及橋址附近無規(guī)則振源的情況下，通過測定橋梁由風(fēng)荷載、地脈動、水流等隨機(jī)激勵引起的微幅振動來識別結(jié)構(gòu)自振特性參數(shù)的方法［1-3］。測試結(jié)果如下表4。

表4 自振特性測試結(jié)果

4.2 跑車試驗(yàn)

在30、40和50km/h的跑車試驗(yàn)下，試驗(yàn)橋跨沖擊系數(shù)分別為1.05、1.08和1.04，阻尼比介于0.90%～1.81%。

4.3 剎車試驗(yàn)

在30、40和50km/h的剎車試驗(yàn)下，試驗(yàn)橋跨阻尼比介于0.66%～0.83%。

5 結(jié)語

1）靜載試驗(yàn)不同加載工況作用下，各測試截面應(yīng)變、變形、吊桿索力增量校驗(yàn)系數(shù)均小于1.0；各工況卸載后各測試截面的相對殘余應(yīng)變、相對殘余變形、相對殘余索力增量均小于20%，結(jié)構(gòu)變形規(guī)律和應(yīng)變狀態(tài)正常，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度及抗裂性滿足《城市橋梁檢測與評定技術(shù)規(guī)范》 （CJJ/T233-2015）的要求。

2）試驗(yàn)橋跨實(shí)測自振頻率均大于理論計(jì)算值，表明結(jié)構(gòu)實(shí)際整體剛度較好。

3）綜合荷載試驗(yàn)檢測結(jié)果及分析：測試跨橋梁目前工作狀況正常，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度以及抗裂性能均符合《城市橋梁檢測與評定技術(shù)規(guī)范》（CJJ/T233-2015）中所規(guī)定的各項(xiàng)指標(biāo)要求。該橋承載能力滿足《城市橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范》 （CJJ11-2011）中設(shè)計(jì)荷載（城-A級）的正常使用要求。