陽江魷魚頭大橋新橋荷載試驗分析

范立朋

（廣東盛翔交通工程檢測有限公司）

1 工程概述

魷魚頭新橋位于國道G325 線陽江段上，跨越漠陽河，中心樁號為K215+220，原圖紙中心樁號為K232+181，橋墩臺與線路呈正交布置，橋梁全長359.04m，橋梁寬度12.0m。上部結(jié)構(gòu)采用剛架拱及現(xiàn)澆板梁組合形式，跨徑為12.02m+8×42.25m+9.02m，下部結(jié)構(gòu)采用鉆孔灌注樁和擴大基礎(chǔ)兩種基礎(chǔ)形式，2、6、7、8 號墩為單排樁基礎(chǔ)，橋臺為雙排樁基礎(chǔ)，3、4、5 號墩為擴大基礎(chǔ)。設(shè)計荷載為汽車-20 級，掛車-100。

該橋2020 年主要維修加固工作包括：

⑴對6、8 號墩基礎(chǔ)進行新增樁基加固，并對原墩身進行增大截面，承臺進行加寬加厚。

⑵在相鄰拱片間新增拱片，一跨共計新增3 片拱片，全橋共新增24 片拱片，拱片尺寸與原拱片相同。

⑶對原拱片實腹段下緣及拱腿、斜撐底部上緣進行灌注法粘貼鋼板加固。對全橋剛架拱支座進行更換

⑷拆除原橋微彎板，重新澆筑整體式橋面板，新建橋面板厚度為16㎝，上鋪10㎝橋面鋪裝。

為掌握本次加固后橋梁工作狀況，對魷魚頭大橋（新橋）進行了靜載試驗和動載試驗。

2 控制截面與試驗荷載

2.1 控制截面

按照《公路橋梁荷載試驗規(guī)程》要求，并結(jié)合現(xiàn)場條件，選取該橋2#跨進行荷載試驗，應(yīng)力控制截面設(shè)2個，（A：拱頂最大正彎矩截面、B：拱腳最大負(fù)彎矩截面），撓度控制截面設(shè)1 個（A：拱頂最大正彎矩截面）。測點布置見圖1、圖2、圖3 。

圖1 A 控制截面應(yīng)變測點布置（單位：cm）

圖2 B 控制截面應(yīng)變測點布置（單位：cm）

圖3 A 控制截面撓度測點布置示意圖（單位：cm）

2.2 靜載試驗荷載

分級加載車輛布置見圖4、圖5。

圖4 A 截面偏載工況車輛布置示意圖（單位：cm）

圖5 B 截面偏載工況車輛布置示意圖（單位：cm）

2.3 脈動試驗試驗測點

脈動試驗測試點布置在2# 跨跨中、1/4L、3/4L 的橋面，詳細測點布置見圖6。

圖6 自振頻率測試測點布置示意圖

3 靜載試驗分析

3.1 拱頂最大正彎矩及撓度工況

A 截面偏載工況：

⑴應(yīng)變檢測結(jié)果

2#跨拱頂截面（偏載）應(yīng)變試驗結(jié)果見表1。

表1 2#跨拱頂截面（偏載）應(yīng)變試驗結(jié)果

⑵應(yīng)變結(jié)果分析

根據(jù)表1 可知：

①在偏載試驗荷載作用下，拱頂截面各級應(yīng)變-荷載關(guān)系曲線中，拱肋應(yīng)變-荷載關(guān)系曲線呈接近于線性關(guān)系變化，表明拱頂截面應(yīng)變變化與結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)相符；

②在偏載試驗荷載滿載時，各主要測點混凝土應(yīng)變實測值均小于計算值，校驗系數(shù)介于0.71～0.90 之間，表明該拱頂截面強度滿足要求；

③完全卸載后，各主要測點相對殘余應(yīng)變介于2.3%～18.2%之間，均小于規(guī)范規(guī)定值20%，表明在試驗荷載作用下，基本處于彈性工作狀態(tài)；

④試驗前及試驗加載過程中，均未發(fā)現(xiàn)肉眼可見裂縫。

⑶撓度檢測分析

①拱頂截面正彎矩偏載工況滿載作用下，拱頂截面撓度-荷載關(guān)系曲線呈接近于線性關(guān)系變化，表明拱頂截面變形變化與結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)基本相符；

②在偏載試驗荷載滿載時，各測點撓度校驗系數(shù)介于0.82～0.89，實測值均小于計算值，測試截面剛度滿足設(shè)計荷載等級要求；

③卸載后，各測點的相對殘余變形介于7.55%～11.12%之間，均小于規(guī)范規(guī)定值20%，表明測試截面在試驗加載過程中基本呈彈性工作狀態(tài)。

3.2 拱腳最大負(fù)彎矩工況

B 截面偏載工況：

⑴應(yīng)變檢測結(jié)果

2#跨拱腳截面（偏載）應(yīng)變試驗結(jié)果見表2。

表2 2#跨拱腳截面（偏載）應(yīng)變試驗結(jié)果

⑵應(yīng)變結(jié)果分析

由表2 可知：

①在偏載試驗荷載作用下，拱腳截面各級應(yīng)變-荷載關(guān)系曲線中，應(yīng)變-荷載關(guān)系曲線呈接近于線性關(guān)系變化，表明拱腳截面應(yīng)變變化與結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)相符；

②在偏載試驗荷載滿載時，各主要測點混凝土應(yīng)變實測值均小于計算值，校驗系數(shù)介于0.61～0.93 之間，表明該測試截面強度滿足要求；

③完全卸載后，各主要測點相對殘余應(yīng)變介于2.4%～18.1%之間，均小于規(guī)范規(guī)定值20%，表明在試驗荷載作用下，基本處于彈性工作狀態(tài)；

④試驗前及試驗加載過程中，均未發(fā)現(xiàn)肉眼可見裂縫。

4 動載試驗分析

為評價橋梁的動力性能，考察橋梁結(jié)構(gòu)在汽車動荷載作用下的工作狀況，對魷魚頭新橋典型橋跨（2#跨）進行了動載試驗。

4.1 動力特性測試結(jié)果

采用低頻高靈敏振動傳感器測定主拱圈自振及脈動信號，通過頻譜分析得到拱肋結(jié)構(gòu)的豎向自振頻率，阻尼比根據(jù)自振信號的衰減特性計算得到。表3 為結(jié)構(gòu)動力特性檢測結(jié)果。

表3 脈動試驗結(jié)果

4.2 動力特性測試結(jié)果分析

⑴實測豎向一階頻率3.027Hz 略大于理論計算頻率3.004Hz，實測橫向一階頻率3.32Hz 大于理論計算頻率1.889Hz，比值介于1.008～1.757 之間，表明結(jié)構(gòu)實際剛度略大于理論計算剛度，與靜載試驗撓度檢測結(jié)果相符；

⑵實測豎向、橫向一階模態(tài)阻尼比分別為10.26%、5.86%。

5 總結(jié)

⑴試驗橋跨各控制截面在試驗工況下主要控制測點實測應(yīng)變值均小于理論計算值，主要控制測點的應(yīng)變校驗系數(shù)范圍為0.61～0.93，卸載后相對殘余變形均小于20%，測試結(jié)果規(guī)律正常，表面所測橋跨強度滿足設(shè)計要求。

⑵試驗橋跨拱頂截面在試驗工況下測點實測撓度均小于理論計算值，各撓度測點的校驗系數(shù)范圍為0.82～0.89。卸載后相對殘余變形均小于20%，表明結(jié)構(gòu)處于彈性工作狀態(tài)，所測橋跨剛度滿足設(shè)計要求。

⑶實測豎向1 階頻率3.027Hz 略大于理論計算頻率3.004Hz，表明結(jié)構(gòu)實際剛度略大于理論計算剛度。

綜上所述，通過對本橋的動、靜載試驗以及相應(yīng)的理論計算分析，該橋加固后的受力總體上達到設(shè)計的預(yù)期目的，能夠滿足設(shè)計荷載（汽車-20 級，掛車-100）的要求。