中曹司連續(xù)梁剛構(gòu)橋靜力試驗(yàn)分析

孟 云

(貴州省交通科學(xué)研究有限責(zé)任公司，貴州貴陽 550008)

1 工程概述

中曹司大橋位于貴陽繞城公路南二環(huán)，連接西南環(huán)線與甲秀南路，主橋橋型布置為(77+127.5+130+127.5+77)m剛構(gòu)連續(xù)梁，主橋長539 m，引橋孔跨布置為(28+43+29.5)m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁，全橋?yàn)閱畏鶚颉蛎婵v坡0.301%，支座水平設(shè)置，橋面縱坡的影響在梁底作處理。橋面車行道設(shè)1.5%的橫坡，人行道橫坡2%，引橋及主橋部分進(jìn)入超高過渡段。主橋1號、4號過渡墩采用實(shí)心矩形橋墩，2號、3號主墩均為雙肢實(shí)心矩形墩，引橋采用實(shí)心矩形墩。基礎(chǔ)為承臺、群樁基礎(chǔ)，按嵌巖樁設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)荷載:汽車荷載:公路—Ⅰ級;人群荷載:3.5 kN/m2。

2 試驗(yàn)結(jié)構(gòu)內(nèi)力檢算

該橋結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析檢算采用空間有限元［1］程序模擬完成。檢算中結(jié)構(gòu)尺寸參照設(shè)計(jì)圖紙，結(jié)合該橋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及橋梁結(jié)構(gòu)有限元檢算的要求，將主橋模型劃分為164個(gè)單元、165個(gè)節(jié)點(diǎn)，引橋模型劃分為119個(gè)單元、120個(gè)節(jié)點(diǎn)，控制截面特性見表1，荷載效率見表2。

表1 截面特性

3 試驗(yàn)截面

3.1 應(yīng)變試驗(yàn)截面

根據(jù)檢算分析結(jié)果，本次荷載試驗(yàn)選取全橋各跨作為試驗(yàn)對象，應(yīng)力測試截面共設(shè)置了Y1～Y8共8個(gè)截面作為應(yīng)力測試截面。主橋第1跨選取L/2截面，第2跨選取L/2截面，第3跨選取小河岸0號塊截面、L/4截面、L/2截面，第4跨選取小河岸0號塊截面、L/2截面，第5跨選取L/2截面，應(yīng)變試驗(yàn)截面布置示意圖見圖1，撓度測試截面布置示意圖見圖2。

表2 荷載效率

圖1 應(yīng)變測試截面布置示意圖

圖2 撓度測試截面布置示意圖

3.2 撓度試驗(yàn)截面

主橋第1，5跨的4等分點(diǎn)處(即L/4，L/2，3L/4)截面確定為試驗(yàn)時(shí)的撓度控制截面，主橋第2，3，4跨的L/4，3L/8，L/2截面確定為試驗(yàn)時(shí)的撓度控制截面。

4 試驗(yàn)內(nèi)容

4.1 試驗(yàn)工況

在試驗(yàn)荷載作用下，確定本次靜力荷載試驗(yàn)的測試工況如下:

工況1:主橋第1跨L/2截面(Y1)正彎正載應(yīng)變、撓度測試;工況2:主橋第2跨L/2截面(Y2)正彎正載應(yīng)變、撓度測試;工況3:主橋第3跨右岸0號塊截面(Y3)負(fù)彎正載應(yīng)變、撓度測試;工況4:主橋第3跨L/4截面(Y4)正彎正載應(yīng)變、撓度測試;工況5:主橋第3跨L/2截面(Y5)正彎正載應(yīng)變、撓度測試;工況6:主橋第4跨小河岸0號塊截面(Y6)負(fù)彎正載應(yīng)變、撓度測試;工況7:主橋第4跨L/2截面(Y7)正彎正載應(yīng)變、撓度測試;工況8:主橋第5跨L/2截面(Y8)正彎正載應(yīng)變、撓度測試。

4.2 測試過程

荷載試驗(yàn)中，應(yīng)力測量儀器采用數(shù)字式鋼弦應(yīng)變計(jì)進(jìn)行測試，撓度測試采用精密水平儀進(jìn)行測試。

撓度測試:標(biāo)尺→精密水平儀→記錄。

應(yīng)變觀測:振弦應(yīng)變計(jì)→JMZX-300振弦檢測儀→記錄。

5 結(jié)果試驗(yàn)比對分析

5.1 應(yīng)力分析

在試驗(yàn)荷載作用下，控制截面實(shí)測應(yīng)力與理論值比對見表3。

表3 控制截面實(shí)測應(yīng)力與理論值比對表

在試驗(yàn)荷載作用下，實(shí)測應(yīng)力值均小于理論檢算值，校驗(yàn)系數(shù)為0.12～0.97之間。校驗(yàn)系數(shù)處于正常范圍，相對殘余應(yīng)變均小于20%，處于正常范圍。

5.2 撓度分析

在試驗(yàn)荷載作用下，控制截面撓度應(yīng)力與理論值比對如表4所示。

在試驗(yàn)荷載作用下，實(shí)測撓度值均小于理論檢算值，校驗(yàn)系數(shù)為0.63～0.79之間。校驗(yàn)系數(shù)處于正常范圍，相對殘余變形均小于20%，處于正常范圍。

表4 控制截面撓度應(yīng)力與理論值比對表

6 評定

根據(jù)《公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程》及《大跨徑混凝土橋梁的試驗(yàn)方法》評定方法:實(shí)測應(yīng)力值均小于理論檢算值，校驗(yàn)系數(shù)處于正常范圍內(nèi)，相對殘余應(yīng)變均小于20%，說明中曹司大橋結(jié)構(gòu)強(qiáng)度滿足要求，并具有一定的強(qiáng)度儲備;實(shí)測撓度值均小于理論檢算值，校驗(yàn)系數(shù)處于正常范圍內(nèi)，相對殘余應(yīng)變均小于20%，說明中曹司大橋結(jié)構(gòu)剛度滿足要求，并具有一定的安全儲備，承載力滿足設(shè)計(jì)要求。

［1］成 琛，劉文波.雙曲拱橋病害原因分析及診斷［J］.武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，33(8):659-660.

［2］貴陽市南二環(huán)道路工程中曹司大橋右幅橋橋梁檢測報(bào)告［R］.貴陽:貴州省交通建設(shè)工程檢測中心，2011.

［3］JTG/T J21-2011，公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程［S］.

［4］JTG D60-2004，公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范［S］.

［5］大跨徑混凝土橋梁的試驗(yàn)方法［M］.北京:人民交通出版社，1982.

［6］JTG D62-2004，公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.