扁平鋼箱梁斜拉橋靜載試驗研究

謝 勇，盧星輔

(貴州省質(zhì)安交通工程監(jiān)控檢測中心有限責(zé)任公司，貴州 貴陽 550000)

0 引 言

特大跨徑的橋梁、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的橋梁和承載能力需要驗證的橋梁應(yīng)進(jìn)行荷載試驗，試驗結(jié)果應(yīng)滿足設(shè)計要求和符合相關(guān)技術(shù)規(guī)范的規(guī)定。在吊裝條件較好條件時，扁平鋼箱梁常用于大跨徑斜拉橋的主梁。對斜拉橋進(jìn)行荷載試驗可以直接了解大橋的實際結(jié)構(gòu)受力狀況和承載能力，驗證設(shè)計計算結(jié)果，評價大橋在設(shè)計使用荷載下的結(jié)構(gòu)性能，以及為交工驗收提供重要的技術(shù)數(shù)據(jù)。

1 工程概況

牌樓長江大橋為雙塔雙索面斜拉橋，跨徑布置為：4×57.5 m+730 m+4×57.5 m，橋面寬度36 m，采用半漂浮體系。鋼梁節(jié)段采用正交異性橋面板流線型扁平鋼箱梁。

2 靜載試驗內(nèi)容與方法

2.1 測試截面及測點布置

根據(jù)本橋的結(jié)構(gòu)特點及有限元模型計算結(jié)果，按橋梁結(jié)構(gòu)的最不利受力原則和代表性原則確定試驗工況及測試截面。試驗橋跨及測點布置如下：(1)試驗橋跨：主跨和南邊跨(第5跨、第7跨)。(2)撓度測試截面及測點：主跨橫橋向設(shè)置3條測線(下游、中線、上游)，每條測線縱向沿主跨8分點設(shè)置7個測點(支座沉降測點未示意，支座沉降測點布設(shè)在主梁上對應(yīng)支座位置)，總共布設(shè)21個測點測試撓度曲線，邊跨在相應(yīng)工況測試截面(J7)橫橋向設(shè)置5個撓度測點。(3)應(yīng)變測試截面及測點：選取Z09#塔(南塔)主梁最大負(fù)彎矩截面(J1)、Z08#塔(北塔)中塔柱根部最大彎矩截面(J2)、主跨跨中截面(J4)、主跨3/4L截面(J5)、Z09#塔(南塔)中塔柱根部最大彎矩截面(J6)、南邊跨第2跨最大正彎矩截面(J7)、作為應(yīng)變(應(yīng)力)測試截面，測試截面及測點布置。(4)主塔偏位測試截面及測點：Z08#塔(北塔)塔頂最大水平位移截面(J3)，偏位測點采用在塔頂布設(shè)棱鏡來測試。(5)索力測試截面及測點：NMC22斜拉索索力增量截面(J8)作為索力增量測試截面，測試截面及測點布置。索力測試時在NMC22號索上布設(shè)拾振器通過振動法測試。

圖1 應(yīng)變、索力及偏位測試控制截面布置圖(單位：cm)

2.2 試驗荷載及工況

本橋的結(jié)構(gòu)體系復(fù)雜，加載工況較多，在做靜載試驗時，應(yīng)選擇相應(yīng)工況進(jìn)行合并加載。下面主要選取主跨的幾個主要工況進(jìn)行分析。

表1 牌樓長江大橋靜載試驗工況和加載效率

2.3 試驗結(jié)果

工況1和工況2試驗結(jié)果

撓度：工況1下，跨中截面最大彈性撓度為-694.8 mm，跨中測點撓度校驗系數(shù)在0.90～0.94之間；工況2下，跨中截面最大彈性撓度為-693.9 mm，跨中測點撓度校驗系數(shù)在0.91～0.93之間。說明J4截面剛度滿足要求。

實測工況2偏載下，橫向增大系數(shù)為1.01，說明本橋偏載效應(yīng)不明顯。應(yīng)變：工況1下，跨中截面測點應(yīng)變校驗系數(shù)在0.84～0.99之間；工況2下，跨中截面測點應(yīng)變校驗系數(shù)在0.80～0.98之間。說明J4截面強(qiáng)度滿足要求。

圖2 J4截面工況1、工況2滿載實測撓度值與計算值的比較

圖3 J4截面工況1、工況2測點實測應(yīng)變值與計算值的比較

索力：工況1下上游NMC22索力增量為609.3 KN，活載索力校驗系數(shù)0.61；下游NMC22索力增量為612.2 KN，活載索力校驗系數(shù)0.61；工況2下上游NMC22索力增量為582.4 KN，活載索力校驗系數(shù)0.58；下游NMC22索力增量為639.3 KN，活載索力校驗系數(shù)0.64。

3 結(jié) 語

結(jié)合上述主跨在試驗荷載下的靜力響應(yīng)，牌樓長江大橋主橋試驗橋跨滿足設(shè)計荷載標(biāo)準(zhǔn)(公路—Ι級)的正常使用要求。