雙碑大橋靜載試驗(yàn)分析

蔡雄庭

摘 要：本文介紹了雙碑大橋靜力荷載試驗(yàn)的主要內(nèi)容和方法，并結(jié)合有限元計(jì)算結(jié)果，對(duì)該橋梁結(jié)構(gòu)的位移、應(yīng)力、索力進(jìn)行分析研究。試驗(yàn)結(jié)果表明，加載過(guò)程中橋梁結(jié)構(gòu)始終處于彈性工作狀態(tài)，結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度、承載能力均滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

關(guān)鍵詞：斜拉橋;荷載試驗(yàn);強(qiáng)度;剛度

1 橋梁概況

雙碑大橋主橋?yàn)椋?5+145+330+95）m高低塔單索面混凝土斜拉橋。主梁采用C50混凝土，橫斷面采用單箱三室斜腹板截面。斜拉索采用平行鋼絞線拉索。設(shè)計(jì)荷載：公路Ⅰ級(jí)，橋面布置：雙向六車(chē)道。

雙碑大橋橋型如圖1所示。成橋荷載試驗(yàn)通過(guò)對(duì)該橋進(jìn)行多工況的靜力加載，測(cè)試個(gè)加載工況作用下橋梁結(jié)構(gòu)的內(nèi)力及變形。本文通過(guò)并對(duì)比現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)時(shí)采集數(shù)據(jù)，對(duì)結(jié)構(gòu)的承載力進(jìn)行分析研究。

圖1 主橋立面及應(yīng)力測(cè)試斷面圖（單位：m）

2 靜載試驗(yàn)及結(jié)果分析

2.1 有限元模型建立

本文選取主橋上部結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，利用空間有限元軟件Midas Civil建立有限元模型，模型邊界條件根據(jù)實(shí)際情況選定。按試驗(yàn)荷載效應(yīng)與設(shè)計(jì)荷載效應(yīng)等效的原則，實(shí)際荷載效率取值在0.95～1.05之間。

2.2 靜載試驗(yàn)截面選擇

在靜載試驗(yàn)前對(duì)橋梁空間構(gòu)模，計(jì)算各橋在活載和恒載、活載共同作用下的彎矩、應(yīng)力及位移的包絡(luò)圖，根據(jù)包絡(luò)圖確定橋梁最不利控制截面，同時(shí)考慮選取受力復(fù)雜的截面和部位，將這些截面（或部位）作為測(cè)試控制截面（圖1所示）。

2.3 靜載試驗(yàn)結(jié)果

2.3.1? 主梁豎向撓度

主梁撓度測(cè)試主要分析撓度的絕對(duì)值、撓度校驗(yàn)系數(shù)、殘余撓度值。撓度校驗(yàn)系數(shù)是實(shí)測(cè)值與理論計(jì)算值之比，它反映了結(jié)構(gòu)的剛度情況。從撓度測(cè)試結(jié)果分析可以看出，各測(cè)點(diǎn)撓度校驗(yàn)系數(shù)在0.81～0.84之間，各撓度測(cè)點(diǎn)實(shí)測(cè)撓度小于計(jì)算撓度，滿足規(guī)范要求[1];主要撓度測(cè)點(diǎn)殘余撓度較小，符合規(guī)范要求，在偏載作用下，主梁實(shí)測(cè)撓度偏載系數(shù)為1.05。

2.3.2? 塔頂縱向偏位

由塔頂縱向水平偏位結(jié)果可知，實(shí)測(cè)塔頂偏位均小于理論計(jì)算值，并與計(jì)算值吻合較好，校驗(yàn)系數(shù)分別為0.83和0.81，試驗(yàn)中測(cè)得的殘余變形較小，表明試驗(yàn)荷載作用下橋塔處于彈性工作狀態(tài)，其剛度滿足設(shè)計(jì)要求[2]。

2.3.3? 主梁及主塔應(yīng)力

表3列出了在部分試驗(yàn)工況下主梁應(yīng)力測(cè)試的部分結(jié)果。

由表3可知，6-6截面最大正彎矩對(duì)稱(chēng)加載時(shí)主梁各測(cè)點(diǎn)應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)在0.54～0.89之間。對(duì)主塔應(yīng)力測(cè)試結(jié)果分析可知，校驗(yàn)系數(shù)為0.66，滿足規(guī)范要求。在各測(cè)試工況作用下，主梁、主塔在試驗(yàn)荷載下處于彈性受力狀態(tài)，符合規(guī)范要求。

2.3.4? 斜拉索索力增量

通過(guò)對(duì)最大索力變化量加載工況進(jìn)行試驗(yàn)，分析加載前后斜拉索索力值變化最大的三對(duì)斜拉索，并和理論計(jì)算值進(jìn)行對(duì)比，判斷斜拉索索力的變化是否正常。

在試驗(yàn)荷載作用下斜拉索上下游索力增量均勻，實(shí)測(cè)索力增量均小于理論計(jì)算值，斜拉索受力滿足要求。

3 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)雙碑大橋的靜載試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析，用測(cè)試數(shù)據(jù)論證了雙碑大橋主橋結(jié)構(gòu)變形、應(yīng)力、索力等實(shí)測(cè)結(jié)果總體上與計(jì)算值吻合較好，證明了橋梁結(jié)構(gòu)工作狀況處于彈性范圍，橋梁實(shí)際強(qiáng)度、剛度和承載能力滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

參考文獻(xiàn)

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[3]葉敏，鄒力，胡明等.鄂東長(zhǎng)江公路大橋主橋靜動(dòng)載試驗(yàn)[J].世界橋梁，2012，40（3）：68-71.