螺絲寨連續(xù)剛構(gòu)特大橋荷載試驗(yàn)研究

汪 頂 攀

(四川振通公路工程檢測(cè)咨詢有限公司，四川 綿陽(yáng) 621010)

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螺絲寨連續(xù)剛構(gòu)特大橋荷載試驗(yàn)研究

汪 頂 攀

(四川振通公路工程檢測(cè)咨詢有限公司，四川 綿陽(yáng) 621010)

以螺絲寨特大橋?yàn)槔ㄟ^對(duì)橋的連續(xù)剛構(gòu)段進(jìn)行靜、動(dòng)力荷載試驗(yàn)，得到了橋梁主體結(jié)構(gòu)控制截面控制應(yīng)力、撓度和開裂狀況等指標(biāo)，進(jìn)而對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析與評(píng)價(jià)，指出檢測(cè)結(jié)果符合荷載等級(jí)要求。

連續(xù)剛構(gòu)，靜載試驗(yàn)，動(dòng)載試驗(yàn)，阻尼比，有限元軟件

1 工程概況

螺絲寨特大橋上部結(jié)構(gòu)：左幅采用6×40 m簡(jiǎn)支T梁+(95+180+95)m連續(xù)剛構(gòu)+3×35 m簡(jiǎn)支T梁+1×141 m鋼管混凝土下承式拱橋，全長(zhǎng)866 m；下部結(jié)構(gòu)：橋墩采用空心薄壁墩，基礎(chǔ)為承臺(tái)+群樁，樁基為鉆孔灌注樁。橋面布置為0.5 m(防撞護(hù)欄)+11.0 m(橋梁凈寬)+0.75 m(防撞護(hù)欄和中央分隔帶)=12.25 m。主橋?yàn)?95+180+95)m混凝土連續(xù)剛構(gòu)段，分離為兩幅，采用單箱單室箱形截面。現(xiàn)澆連續(xù)剛構(gòu)主梁采用C60混凝土，15.2鋼絞線；主墩墩身、交界墩蓋梁和墩身、橋臺(tái)臺(tái)帽、主墩承臺(tái)采用C40混凝土。該橋的荷載等級(jí)為公路—Ⅰ級(jí)，無人群荷載。

2 荷載試驗(yàn)內(nèi)容

試驗(yàn)跨選取：連續(xù)剛構(gòu)段選取左幅第7跨(邊跨)、第8跨(主跨)、第8號(hào)墩頂(跨徑95 m+180 m+95 m連續(xù)剛構(gòu)橋)，共2跨3個(gè)截面進(jìn)行成橋荷載試驗(yàn)。

2.1 靜載試驗(yàn)內(nèi)容

1)相應(yīng)試驗(yàn)工況作用下，測(cè)試截面應(yīng)變檢測(cè)。2)相應(yīng)試驗(yàn)工況作用下，試驗(yàn)跨撓度檢測(cè)。3)相應(yīng)試驗(yàn)工況作用下，測(cè)試截面附近混凝土表觀裂縫及缺陷觀測(cè)。

2.2 動(dòng)載試驗(yàn)內(nèi)容

1)橋梁的動(dòng)力特性檢測(cè)，包括自振頻率、阻尼比。2)橋梁測(cè)試部位的動(dòng)力響應(yīng)檢測(cè)，包括動(dòng)應(yīng)變(應(yīng)力)、應(yīng)變?cè)龃笙禂?shù)、沖擊系數(shù)。3)橋梁測(cè)試部位應(yīng)變?cè)龃笙禂?shù)、沖擊系數(shù)隨車速的變化規(guī)律。

3 荷載試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

3.1 靜載測(cè)試方法[1]

1)應(yīng)力測(cè)試，采用在試驗(yàn)截面粘貼混凝土應(yīng)變片阻值(120 Ω)測(cè)試混凝土應(yīng)變(應(yīng)力)，并通過測(cè)點(diǎn)附近的補(bǔ)償點(diǎn)進(jìn)行溫度補(bǔ)償，應(yīng)變采用靜態(tài)數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)和數(shù)字應(yīng)變儀自動(dòng)采集存儲(chǔ)。2)變形測(cè)試，采用水準(zhǔn)儀進(jìn)行測(cè)量。3)靜載試驗(yàn)內(nèi)容(見表1)。

表1 螺絲寨特大橋(連續(xù)剛構(gòu)段)第7,8跨靜載試驗(yàn)測(cè)試項(xiàng)目?jī)?nèi)容

3.2 控制荷載及試驗(yàn)效率

在靜載試驗(yàn)設(shè)計(jì)前，首先通過計(jì)算分析橋梁在荷載作用下的活載效應(yīng)，采用結(jié)構(gòu)有限元分析軟件Midas/Civil對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行彈性階段分析。本次試驗(yàn)按設(shè)計(jì)荷載公路—Ⅰ級(jí)為控制荷載，橋跨各控制截面在活載作用和試驗(yàn)荷載作用下的內(nèi)力和試驗(yàn)效率如表2所示。

在計(jì)算分析的基礎(chǔ)上，靜力試驗(yàn)荷載采用載重汽車，車載重量根據(jù)設(shè)計(jì)控制荷載產(chǎn)生最不利效應(yīng)值確定。各試驗(yàn)工況的計(jì)算彎矩及試驗(yàn)彎矩見表2。荷載效率系數(shù)均符合規(guī)范中荷載效率系數(shù)0.95～1.05的范圍[2]。

表2 螺絲寨特大橋(連續(xù)剛構(gòu)段)靜載試驗(yàn)效率

3.3 測(cè)點(diǎn)布置

1)靜載試驗(yàn)測(cè)試截面。

試驗(yàn)跨橫斷面單幅由單箱單室預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆箱梁組成。連續(xù)剛構(gòu)應(yīng)變測(cè)試截面選擇試驗(yàn)跨邊跨最大正彎矩截面、主跨跨中最大正彎矩截面、墩頂附近最大負(fù)彎矩截面。

2)靜載試驗(yàn)測(cè)點(diǎn)布置。

試驗(yàn)跨橫斷面由現(xiàn)澆箱梁組成。應(yīng)變測(cè)試截面選擇試驗(yàn)跨A—A截面、B—B截面、C—C截面，撓度測(cè)試選擇試驗(yàn)跨的1號(hào)～10號(hào)截面；應(yīng)變測(cè)點(diǎn)布置在箱梁內(nèi)部；撓度測(cè)點(diǎn)橫向每測(cè)試截面布置2點(diǎn)，縱向10個(gè)截面。測(cè)試截面及撓度測(cè)點(diǎn)布置見圖1及圖2。圖中實(shí)心三角形表示動(dòng)應(yīng)變測(cè)點(diǎn)，實(shí)心矩形表示靜應(yīng)變測(cè)點(diǎn)，箭頭表示撓度測(cè)點(diǎn)。

3.4 動(dòng)載測(cè)試方法[3]

1)脈動(dòng)試驗(yàn)。

通過測(cè)量外界各種因素引起的橋跨結(jié)構(gòu)微幅振動(dòng)響應(yīng)，分析橋跨結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性。

2)無障礙行車試驗(yàn)。

測(cè)試重載汽車在(5 km/h～80 km/h)速度行車激振下橋跨結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)和沖擊系數(shù)。

3)跳車試驗(yàn)。

通過放置三角形墊木，模擬橋面鋪裝局部損傷狀態(tài)下，測(cè)試橋跨結(jié)構(gòu)跳車激振下的動(dòng)力響應(yīng)和沖擊系數(shù)。

4)動(dòng)載試驗(yàn)內(nèi)容和工況見表3及表4。

表3 左幅第8跨動(dòng)載試驗(yàn)測(cè)試項(xiàng)目?jī)?nèi)容

表4 動(dòng)載試驗(yàn)工況

5)動(dòng)載試驗(yàn)測(cè)點(diǎn)布置。

在測(cè)試截面箱梁底部和頂部各布置2個(gè)動(dòng)應(yīng)變測(cè)點(diǎn)。動(dòng)應(yīng)變測(cè)試截面具體布置見圖1及圖2。

4 靜載試驗(yàn)結(jié)果與分析

主跨最大正彎矩工況(B—B截面)分析如下：

1)撓度測(cè)試結(jié)果。

該試驗(yàn)截面在荷載作用下，撓度實(shí)測(cè)值與計(jì)算值的比較分析見表5及表6。

該截面偏載工況下?lián)隙冉Y(jié)構(gòu)校驗(yàn)系數(shù)為0.54～0.80，中載工況下?lián)隙冉Y(jié)構(gòu)校驗(yàn)系數(shù)為0.76～0.88，均滿足規(guī)范要求的η≤1.0的規(guī)定[2]。

表5 偏載工況下?lián)隙葘?shí)測(cè)值與計(jì)算值的比較分析

表6 中載工況下?lián)隙葘?shí)測(cè)值與計(jì)算值的比較分析

2)應(yīng)變測(cè)試結(jié)果。

該試驗(yàn)截面在荷載作用下，應(yīng)變實(shí)測(cè)值與計(jì)算值的比較見表7，表8。

該試驗(yàn)截面偏載工況下應(yīng)變結(jié)構(gòu)校驗(yàn)系數(shù)為0.67～0.79，中載工況下應(yīng)變結(jié)構(gòu)校驗(yàn)系數(shù)為0.64～0.67，均滿足規(guī)范要求的η≤1.0的規(guī)定[2]。

表7 偏載工況下應(yīng)變實(shí)測(cè)值與計(jì)算值的比較

表8 中載工況下應(yīng)變實(shí)測(cè)值與計(jì)算值的比較

3)其他。

加載前后及加載過程中無明顯裂縫產(chǎn)生，無異常響動(dòng),無殘余應(yīng)變及變形。

5 動(dòng)載試驗(yàn)結(jié)果與分析

5.1 自振特性測(cè)試結(jié)果

通過自振特性測(cè)試，試驗(yàn)橋跨結(jié)構(gòu)豎向1階實(shí)測(cè)頻率f1=1.08 Hz，豎向1階頻率實(shí)測(cè)值與理論計(jì)算值的比值f1/[f1]=1.08/1.01=1.07，表明橋跨結(jié)構(gòu)的動(dòng)力性能良好；實(shí)測(cè)阻尼比為0.88%，說明結(jié)構(gòu)有較好的耗散外部能量輸入的能力。

5.2 激振試驗(yàn)

橋跨結(jié)構(gòu)在行車和跳車激振下，主跨B—B截面、邊跨A—A截面不同車速行車、跳車沖擊系數(shù)隨車速變化規(guī)律分別見圖3～圖6。對(duì)實(shí)測(cè)沖擊系數(shù)進(jìn)行分析可以看出：

1)沖擊系數(shù)理論計(jì)算值為0.050，左幅第8跨(主跨B—B截面)實(shí)測(cè)行車沖擊系數(shù)在0.026～0.046之間，左幅第7跨(邊跨A—A截面)截面實(shí)測(cè)行車沖擊系數(shù)在0.016～0.043之間，均小于理論計(jì)算。2)左幅第8跨(主跨B—B截面)跳車沖擊系數(shù)在0.560～0.833之間，左幅第7跨(邊跨A—A截面)跳車沖擊系數(shù)在0.186～0.870之間,說明橋面在模擬局部破損狀態(tài)下，車輛沖擊對(duì)橋跨結(jié)構(gòu)影響較大。

6 結(jié)論與建議[4]

通過該橋靜動(dòng)力荷載試驗(yàn)與結(jié)果分析可知，敘永至古藺高速公路工程項(xiàng)目螺絲寨特大橋(連續(xù)剛構(gòu)段)荷載試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果符合公路—Ⅰ級(jí)荷載等級(jí)要求。建議按照J(rèn)TG H11—2004公路橋涵養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行橋梁的定期檢查及養(yǎng)護(hù)；車輛沖擊對(duì)橋跨結(jié)構(gòu)影響較大，避免橋面損壞后受到較大的沖擊。

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

[2] JTG/T J21—2011,公路橋梁承載能力檢測(cè)評(píng)定規(guī)程[S].

[3] 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].

[4] JTG H11—2004,公路橋涵養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范[S].

Study on load test of continuous rigid frame bridge with Luosizhai

Wang Dingpan

(Sichuan Zhentong Highway Engineering Inspection Consulting Co., Ltd, Mianyang 621010, China)

Based on the bridge with Luosizhai, the static and dynamic load tests of the continuous rigid section of the bridge are carried out to test the stress, deflection and cracking of the main structure of the bridge. Then analyzed and evaluated the test results, pointed out the test results accord with the load grade requirements.

continuous rigid structure, static load test, dynamic load test, damping ratio, finite element software

1009-6825(2017)16-0158-03

2017-03-23

汪頂攀(1965- ),男，高級(jí)工程師

U441.2

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