某裝配式鋼桁-混凝土組合連續(xù)剛構(gòu)特大橋荷載試驗檢測技術(shù)研究

李真興

（廣州誠安路橋檢測有限公司 廣州 510420）

1 橋梁概述

青歧涌橋位于廣佛肇高速公路肇慶大旺至封開江口段K線新基潭互通K8+850.3處，跨越青歧涌。主橋采用（41.00m+70.00m+41.00m）裝配式鋼桁-混凝土組合連續(xù)剛構(gòu)橋方案，總長1057.00m，橋梁總寬為33.00m，設(shè)計等級為公路-Ⅰ級。

主橋上部為鋼桁梁與預(yù)制混凝土橋道板的組合結(jié)構(gòu)，鋼桁梁的上弦與混凝土橋道板通過預(yù)埋剪力傳遞鋼板與鋼桁上弦焊接聯(lián)結(jié)為整體。主桁為變高度鋼桁梁，墩頂處桁高6.45m，跨中桁高2.45m，腹桿節(jié)間間距分兩種4m及3.5m。橋面板為分節(jié)段預(yù)制的混凝土橋道板，每塊預(yù)制混凝土橋道板橫橋向為單幅橋全寬，縱橋向分塊尺寸為5m和3.3m。鋼桁梁與橋道板間的剪力聯(lián)結(jié)采用自主研發(fā)的PCSS剪力聯(lián)結(jié)構(gòu)造。

本橋為裝配式鋼桁-混凝土組合連續(xù)剛構(gòu)橋，是一種新型橋梁，克服了傳統(tǒng)的混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋普遍存在的難以根治的縱、橫、斜裂縫和后期長期撓度過大的問題，而且由于現(xiàn)場拼裝，不僅質(zhì)量便于控制，而且大大縮短工期。

2 理論計算

2.1 有限元模型

采用MIDAS/Civil通用有限元軟件建立青岐涌特大橋右幅主橋的空間有限元模型，模型共劃分為1256個節(jié)點和1940個空間梁單元。有限元模型見圖1。

圖1 有限元模型

2.2 控制截面

通過測量橋梁結(jié)構(gòu)在等效荷載作用下的應(yīng)力和變形，以檢驗該橋的實際工作性能狀態(tài)，判斷該橋的強(qiáng)度和剛度是否滿足規(guī)定的要求。青岐涌特大橋主橋選擇三個控制截面：分別是邊跨0.40L處A-A截面，墩頂附近處B-B截面，中跨跨中處C-C截面。

2.3 試驗工況

該橋為三跨裝配式鋼桁-混凝土組合連續(xù)剛構(gòu)橋，根據(jù)該橋特點，分為以下五個工況：

工況1：A-A截面上弦桿軸力達(dá)到加載效率。

工況2：B-B截面斜桿軸力達(dá)到加載效率。

工況3：A-A截面下弦桿軸力及B-B截面下弦桿軸力達(dá)到加載效率。

工況4：A-A截面斜桿軸力及B-B截面上弦桿軸力達(dá)到加載效率。

工況5：C-C截面上弦桿軸力、C-C截面斜桿軸力、C-C截面下弦桿軸力達(dá)到加載效率。

2.4 測點布置

2.4.1 變形測點布置

在試驗橋跨橋面左右側(cè)的中跨跨中、四分點、邊跨跨中、四分點及控制截面等位置共設(shè)置14個撓度測點（1～14測點）。選擇1/2全橋，在鋼桁架底面布置變形測點（A～F測點），計6個，見圖2。

圖2 撓度及變形測點平面布置圖

2.4.2 應(yīng)變測點布置

應(yīng)變測試斷面選在A-A、B-B、C-C截面各布置6個測點，合計共18個測點，截面測點布置見圖3～4。

圖3 截面測點布置示意圖

2.4.3 動載測點布置

動載試驗測點布置見圖4所示，其中D1～D5均為垂直拾振器，分別布置于邊跨跨中及中跨跨中、四分點位置，動撓度測點布置于右幅中跨跨中左側(cè)面，弓形障礙物設(shè)置于中跨跨中橋面上。

3 測試結(jié)果

3.1 靜載試驗結(jié)果

青岐涌特大橋主橋左幅試驗跨在試驗荷載作用下，實測最大撓度值及最大應(yīng)變值均小于理論值，應(yīng)變校驗系數(shù)在0.70～0.89之間，撓度校驗系數(shù)在0.71～0.89之間，右幅試驗跨在試驗荷載作用下，實測最大撓度值及最大應(yīng)變值均小于理論值，應(yīng)變校驗系數(shù)在0.73～0.89之間，撓度校驗系數(shù)在0.73～0.85之間，實測殘余應(yīng)變值和殘余撓度均較小，各項試驗指標(biāo)滿足《公路橋梁荷載試驗規(guī)程》的要求，表明左、右幅主橋試驗跨在試驗荷載作用下力學(xué)性能上滿足設(shè)計要求[1]。

圖4 動載試驗測點布置圖（單位：cm）

3.2 動載試驗結(jié)果

在動載試驗地脈動工況下，青岐涌特大橋主橋左、右幅一階～三階的理論計算振動頻率、實測振動頻率分別見表1～2，由表知，該橋?qū)崪y頻率均高于理論頻率高，表明試驗跨結(jié)構(gòu)的整體剛度滿足要求[2]。

表1 主橋左幅實測和理論頻率及阻尼比

表2 主橋右幅實測和理論頻率及阻尼比

綜上，對青岐涌特大橋進(jìn)行靜力和動力荷載試驗，結(jié)果表明大橋力學(xué)性能和結(jié)構(gòu)整體剛度滿足設(shè)計要求。

4 結(jié)語

本文通過對裝配式鋼桁-混凝土組合連續(xù)剛構(gòu)這種新型橋梁進(jìn)行荷載試驗研究，制定合理的動靜載試驗檢測方案，包括建立有限元模型，進(jìn)行試驗工況的制定，進(jìn)行科學(xué)的測點布置，選取控制截面進(jìn)行加載，對類似的橋梁荷載試驗檢測或科學(xué)研究有一定的參考作用。

參考文獻(xiàn)

[1]王斌，曾學(xué)良，李陽，程林峰，胡云鑫.預(yù)應(yīng)力混凝土單箱雙室連續(xù)箱梁橋承載能力實橋試驗研究[J].北方交通，2017，06.

[2]王 麗，孫立，霍立飛.某連續(xù)箱梁橋荷載試驗研究[J].鐵道建筑技術(shù)，2014，10.