陽江魷魚頭大橋新橋荷載試驗分析

范立朋

（廣東盛翔交通工程檢測有限公司）

1 工程概述

魷魚頭新橋位于國道G325 線陽江段上，跨越漠陽河，中心樁號為K215+220，原圖紙中心樁號為K232+181，橋墩臺與線路呈正交布置，橋梁全長359.04m，橋梁寬度12.0m。上部結構采用剛架拱及現澆板梁組合形式，跨徑為12.02m+8×42.25m+9.02m，下部結構采用鉆孔灌注樁和擴大基礎兩種基礎形式，2、6、7、8 號墩為單排樁基礎，橋臺為雙排樁基礎，3、4、5 號墩為擴大基礎。設計荷載為汽車-20 級，掛車-100。

該橋2020 年主要維修加固工作包括：

⑴對6、8 號墩基礎進行新增樁基加固，并對原墩身進行增大截面，承臺進行加寬加厚。

⑵在相鄰拱片間新增拱片，一跨共計新增3 片拱片，全橋共新增24 片拱片，拱片尺寸與原拱片相同。

⑶對原拱片實腹段下緣及拱腿、斜撐底部上緣進行灌注法粘貼鋼板加固。對全橋剛架拱支座進行更換

⑷拆除原橋微彎板，重新澆筑整體式橋面板，新建橋面板厚度為16㎝，上鋪10㎝橋面鋪裝。

為掌握本次加固后橋梁工作狀況，對魷魚頭大橋（新橋）進行了靜載試驗和動載試驗。

2 控制截面與試驗荷載

2.1 控制截面

按照《公路橋梁荷載試驗規程》要求，并結合現場條件，選取該橋2#跨進行荷載試驗，應力控制截面設2個，（A：拱頂最大正彎矩截面、B：拱腳最大負彎矩截面），撓度控制截面設1 個（A：拱頂最大正彎矩截面）。測點布置見圖1、圖2、圖3 。

圖1 A 控制截面應變測點布置（單位：cm）

圖2 B 控制截面應變測點布置（單位：cm）

圖3 A 控制截面撓度測點布置示意圖（單位：cm）

2.2 靜載試驗荷載

分級加載車輛布置見圖4、圖5。

圖4 A 截面偏載工況車輛布置示意圖（單位：cm）

圖5 B 截面偏載工況車輛布置示意圖（單位：cm）

2.3 脈動試驗試驗測點

脈動試驗測試點布置在2# 跨跨中、1/4L、3/4L 的橋面，詳細測點布置見圖6。

圖6 自振頻率測試測點布置示意圖

3 靜載試驗分析

3.1 拱頂最大正彎矩及撓度工況

A 截面偏載工況：

⑴應變檢測結果

2#跨拱頂截面（偏載）應變試驗結果見表1。

表1 2#跨拱頂截面（偏載）應變試驗結果

⑵應變結果分析

根據表1 可知：

①在偏載試驗荷載作用下，拱頂截面各級應變-荷載關系曲線中，拱肋應變-荷載關系曲線呈接近于線性關系變化，表明拱頂截面應變變化與結構受力狀態相符；

②在偏載試驗荷載滿載時，各主要測點混凝土應變實測值均小于計算值，校驗系數介于0.71～0.90 之間，表明該拱頂截面強度滿足要求；

③完全卸載后，各主要測點相對殘余應變介于2.3%～18.2%之間，均小于規范規定值20%，表明在試驗荷載作用下，基本處于彈性工作狀態；

④試驗前及試驗加載過程中，均未發現肉眼可見裂縫。

⑶撓度檢測分析

①拱頂截面正彎矩偏載工況滿載作用下，拱頂截面撓度-荷載關系曲線呈接近于線性關系變化，表明拱頂截面變形變化與結構受力狀態基本相符；

②在偏載試驗荷載滿載時，各測點撓度校驗系數介于0.82～0.89，實測值均小于計算值，測試截面剛度滿足設計荷載等級要求；

③卸載后，各測點的相對殘余變形介于7.55%～11.12%之間，均小于規范規定值20%，表明測試截面在試驗加載過程中基本呈彈性工作狀態。

3.2 拱腳最大負彎矩工況

B 截面偏載工況：

⑴應變檢測結果

2#跨拱腳截面（偏載）應變試驗結果見表2。

表2 2#跨拱腳截面（偏載）應變試驗結果

⑵應變結果分析

由表2 可知：

①在偏載試驗荷載作用下，拱腳截面各級應變-荷載關系曲線中，應變-荷載關系曲線呈接近于線性關系變化，表明拱腳截面應變變化與結構受力狀態相符；

②在偏載試驗荷載滿載時，各主要測點混凝土應變實測值均小于計算值，校驗系數介于0.61～0.93 之間，表明該測試截面強度滿足要求；

③完全卸載后，各主要測點相對殘余應變介于2.4%～18.1%之間，均小于規范規定值20%，表明在試驗荷載作用下，基本處于彈性工作狀態；

④試驗前及試驗加載過程中，均未發現肉眼可見裂縫。

4 動載試驗分析

為評價橋梁的動力性能，考察橋梁結構在汽車動荷載作用下的工作狀況，對魷魚頭新橋典型橋跨（2#跨）進行了動載試驗。

4.1 動力特性測試結果

采用低頻高靈敏振動傳感器測定主拱圈自振及脈動信號，通過頻譜分析得到拱肋結構的豎向自振頻率，阻尼比根據自振信號的衰減特性計算得到。表3 為結構動力特性檢測結果。

表3 脈動試驗結果

4.2 動力特性測試結果分析

⑴實測豎向一階頻率3.027Hz 略大于理論計算頻率3.004Hz，實測橫向一階頻率3.32Hz 大于理論計算頻率1.889Hz，比值介于1.008～1.757 之間，表明結構實際剛度略大于理論計算剛度，與靜載試驗撓度檢測結果相符；

⑵實測豎向、橫向一階模態阻尼比分別為10.26%、5.86%。

5 總結

⑴試驗橋跨各控制截面在試驗工況下主要控制測點實測應變值均小于理論計算值，主要控制測點的應變校驗系數范圍為0.61～0.93，卸載后相對殘余變形均小于20%，測試結果規律正常，表面所測橋跨強度滿足設計要求。

⑵試驗橋跨拱頂截面在試驗工況下測點實測撓度均小于理論計算值，各撓度測點的校驗系數范圍為0.82～0.89。卸載后相對殘余變形均小于20%，表明結構處于彈性工作狀態，所測橋跨剛度滿足設計要求。

⑶實測豎向1 階頻率3.027Hz 略大于理論計算頻率3.004Hz，表明結構實際剛度略大于理論計算剛度。

綜上所述，通過對本橋的動、靜載試驗以及相應的理論計算分析，該橋加固后的受力總體上達到設計的預期目的，能夠滿足設計荷載（汽車-20 級，掛車-100）的要求。