索道橋承載能力試驗(yàn)研究

唐 強(qiáng)

（甘肅省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院股份有限公司， 甘肅 蘭州 730070）

1 工程概況

云南省某地區(qū)索道橋最大跨度255m，橋面寬6.5m，全長(zhǎng)296m。全橋共設(shè)75束懸吊索，所有索皆支撐在兩岸橋頭索鞍鋼板上，兩端通過(guò)錨具與左右錨墩連接，兩岸地錨采用重力式橋臺(tái)。全橋共設(shè)26根組合箱形鋼橫梁。

圖1 橋梁實(shí)景圖

2 靜載試驗(yàn)

2.1 有限元模型的建立

本橋?yàn)樗鞯罉?，整個(gè)橋梁主要受力結(jié)構(gòu)由橋臺(tái)（錨室）、鋼索、錨碇等組成。為了能夠真實(shí)地反映橋梁結(jié)構(gòu)的空間受力狀態(tài)，本次使用有限元程序—MIDAS建立空間有限元模型，有限元局部放大圖如圖2所示。

圖2 有限元模型

依據(jù)相關(guān)規(guī)范要求，試驗(yàn)荷載用2輛車(chē)加載，一輛重量309.8kN的載重汽車(chē)，另一輛重量328.0kN的載重汽車(chē)。載重汽車(chē)重量及軸距如表1所示。

表1 加載汽車(chē)重量及軸距

2.2 試驗(yàn)測(cè)點(diǎn)布置

對(duì)索道橋橫梁進(jìn)行編號(hào)，從右岸向左依次為1號(hào)～26號(hào)。在7號(hào)橫梁、11號(hào)橫梁、13號(hào)橫梁、19號(hào)橫梁截面布置變形測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)布置如圖3所示。

圖3 位移測(cè)點(diǎn)布置圖

在錨固截面2m處布置應(yīng)變測(cè)點(diǎn)，從上游方向開(kāi)始，每隔一條索在相鄰兩根索上布置應(yīng)變計(jì)，共布置在九根索上。

2.3 靜載測(cè)試

靜載試驗(yàn)共分為 5個(gè)工況，包括單車(chē)加載和雙車(chē)對(duì)稱(chēng)加載，這里只列出雙車(chē)對(duì)稱(chēng)加載在6號(hào)和19號(hào)橫梁時(shí)索道橋各測(cè)點(diǎn)的撓度值見(jiàn)表2。

表2 測(cè)點(diǎn)撓度值對(duì)比

7號(hào)橫梁處截面 -312 -261.5 11號(hào)橫梁處截面 -648 -593.1 13號(hào)橫梁處截面 -944 -905.1 19號(hào)橫梁處截面 -883 -812.0

由表2可知，在試驗(yàn)荷載作用下，該橋部分控制截面的實(shí)測(cè)位移值大于理論計(jì)算值，即位移校驗(yàn)系數(shù)大于1.0，所以該索道橋的整體工作性能較差，影響橋梁正常使用。

表3 測(cè)點(diǎn)應(yīng)力值對(duì)比

由表3可知，索力實(shí)測(cè)值大于理論值，說(shuō)明該橋安全儲(chǔ)備較小，可靠性和安全性降低影響橋梁長(zhǎng)期正常使用。

3 動(dòng)載試驗(yàn)

根據(jù)《公路橋梁荷載試驗(yàn)規(guī)程》（JTG/T J21-2016）的相關(guān)要求，對(duì)該索道橋進(jìn)行動(dòng)載測(cè)試，分別在該橋L/4、跨中和3L/4位置布置縱向、橫向和豎向拾振器。

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)脈動(dòng)試驗(yàn)及理論計(jì)算，得出該索道橋自振頻率的理論值、實(shí)測(cè)值如表4所示。

表4 自振頻率對(duì)比

狀態(tài)指標(biāo)指頻率實(shí)測(cè)值與理論值的比。

由表4可知，該索道橋橫豎向前二階自振頻率的實(shí)測(cè)值小于理論值，說(shuō)明該橋鋼索存在輕微損傷，且該橋整體性和受力體系發(fā)生變化導(dǎo)致其剛度減小，自振頻率減小。

4 結(jié)論與建議

通過(guò)對(duì)此索道橋進(jìn)行靜動(dòng)載試驗(yàn)得到以下結(jié)論：

（1）該索道橋的可靠性和安全性較低，且該橋處于不穩(wěn)定狀態(tài)，存在安全隱患。

（2）在靜載試驗(yàn)工況下，結(jié)構(gòu)受力出現(xiàn)不均衡現(xiàn)象，所以分析得出該橋只能滿足汽-20t級(jí)及以下車(chē)輛單車(chē)通行，且車(chē)速不易超過(guò)5km/h。

故根據(jù)以上結(jié)論給出建議：維修加固或者拆除重建。