S14線大跨度鋼箱梁懸索橋靜載試驗

鄭肆明

（廣東省南粵交通清云高速公路管理中心，廣東 肇慶 526253）

靜載試驗通過橋梁在靜力荷載作用下測定橋梁主要控制截面的應力、應變及結構變形等指標，并與設計期望值進行比較，檢驗橋梁工作性能是否達到設計要求，以此作為工程交工驗收的依據，并為橋梁運營健康監測與養護管理提供參考。

一、工程概況

肇云大橋全長1308m，為（202+738）m雙跨雙塔鋼箱梁懸索橋，矢跨比為1：9，主纜橫橋向中心間距為31.2m，吊索順橋向標準間距為15m，橋橫斷面寬28.5m。橋梁主要控制截面布置見圖1，鋼箱梁標準橫斷面見圖2。

全橋主梁共65個鋼箱梁節段，梁高3m，頂板寬30m，平底板寬24.3m，單節梁長15m。主纜共2根，設通長索股70股，北邊跨另設2根背索股。共設置122根吊索。荷載試驗時對吊索進行編號：北邊跨為N1～N13，中跨為1～48。

圖1.橋梁主要控制截面布置圖（單位：cm）

圖2.鋼箱梁標準橫斷面圖

二、靜載試驗方案

（一）計算參數

橋梁荷載等級為公路-I級，計算跨徑為邊跨202m、中跨738m，雙向六車道，車道橫向折減系數0.55，橋梁縱向折減系數0.95，橋梁沖擊系數0.05。彈性模量分別為，鋼箱梁（Q345）：2.06×105MPa，主纜：2.06×105MPa，吊索：2.06×105MPa，主塔（C50混凝土）：3.45×104MPa。

（二）試驗工況

綜合考慮在車輛荷載作用下橋梁的結構內力、變形及構造等情況，選取橋梁A-A～I-I9個控制斷面、4個工況（偏載、對稱加載）進行加載測試。

（三）試驗荷載

依據規范要求并結合國內外同類橋梁荷載試驗先例以及專家評審意見來確定，清遠側索塔塔頂偏位和索塔彎矩的試驗荷載效率控制在0.7左右，其余各控制斷面的試驗內力、撓度或位移為設計控制內力、撓度或位移的85～105%。

對工況1～工況4進行對稱加載試驗時，分別采用16、28、40、56輛重為350kN的三軸載重汽車進行加載。各工況車輛荷載布置見圖3，要求加載車輛中軸均壓在吊索左右吊點連線位置。

圖3.加載車輛橫向布置圖

（四）測試截面及測點布置

1.主梁及主纜變形、主塔縱向位移測點布置

沿主梁縱向在中跨8分點、邊跨4分點共布置13個撓度測試斷面，在鋼箱梁底及主纜上布置棱鏡。在主梁撓度測試的關鍵截面（A-A、G-G及F-F）橫向布置5個測點，其余斷面布置2個測點。同時，在橋面一般截面左右兩側各布置一個測點，在關鍵截面橋梁中線上增加一個測點，采用連通管法進行測試。

主纜撓度測試因條件限制，測點沿橋梁縱向布置于中跨8分點、邊跨4分點附近的索夾處，共計11個測試斷面，主纜測試截面上下游主纜各設置1個測點。同時，在清遠側左右幅主塔塔頂各布置一個塔頂縱向位移測點。

2.吊索索力測量

索力測量采用頻率法進行，利用振動測試儀器及分析軟件確定每根吊索的自振頻率f，然后根據吊索索力與自振頻率的關系T=K×f2確定索力，其中K=4ρ×L2，ρ為吊索的線密度，L為吊索的計算長度，且K值由施工監控單位提供。

3.梁端位移測點布置

在云浮側上下游分別布置拉繩式位移計。

4.應變測點布置

在主梁控制截面A-A、B-B、F-F和G-G及主塔控制截面D-D上均布置應變測點，使用電阻應變片和DH3819型靜態應變數據采集系統對各截面的應力（應變）進行監測。

5.錨跨索股張力測點布置

表1.靜載試驗項目測試表

表2.試驗評價指標計算綜合表

在對工況4進行荷載試驗的作用下，對云浮側上下游錨跨索股張力進行量測。

三、試驗結果分析

靜載試驗工況1、2、3、4的試驗環境為：由于晝夜溫差變化不大，箱外氣溫為18～24.0℃，風速為0.3～5.8m/s。本次荷載試驗各評價指標綜合計算結果見表2所示。

四、結語

云浮側梁端位移校驗系數為0.697，略小于《試驗規程》第5.7.8條關于鋼橋撓度校驗系數常值范圍0.75～1.00的下限值，說明結構安全儲備高；其它指標的校驗系數介于0.885～0.993之間，滿足《試驗規程》的要求，結構性能滿足設計要求。

各試驗工況控制截面的相對殘余變形（或應變）介于-12.6～10.3%之間，均滿足《試驗規程》第5.7.8條關于主要控制測點的相對殘余變形（或應變）不宜大于20%的要求。

本次試驗結果可作為橋梁運營健康監測與養護管理參考，并為同類型工程建設提供一定的借鑒意義。