潘慧明，吳　晶（廣州市交正交通建設工程檢測有限公司，廣東廣州510378）

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迎客大橋靜力荷載試驗研究

潘慧明，吳晶
（廣州市交正交通建設工程檢測有限公司，廣東廣州510378）

摘要：成橋荷載試驗是檢驗橋梁施工質(zhì)量，為交（竣）工驗收提供依據(jù)的重要方法。文中對迎客大橋進行了成橋荷載試驗，測得各力學性能指標，并與理論計算結(jié)果進行比較，結(jié)果表明，該橋索力均勻，結(jié)構(gòu)強度和剛度均滿足規(guī)范要求，可交付使用。

關(guān)鍵詞：荷載試驗，承載能力，斜拉橋

1 工程概況

本橋位于廣東省河源市中心城區(qū)南部和東部紫金分區(qū)，主橋為（40.5+76.5+145）m跨獨塔四索面斜拉橋，本橋采用塔梁固結(jié)體系，半幅橋?qū)?3.75 m，半幅橋面布置為：1.25 m（拉索區(qū)）+ 3.75 m（人行道+非機動車道）+15.75 m（車行道）+ 0.5 m（防撞護欄）+1.25 m（拉索區(qū)）+1.25 m（中央分隔帶）。全橋橋型布置圖見圖1。主梁采用分幅設置，僅在橋塔處通過主塔橫梁連為一體，單幅主梁為整體式開口梁板式П型斷面，主塔采用雙菱形合體結(jié)構(gòu)。上下塔柱全部采用鋼筋混凝土空心結(jié)構(gòu)。斜拉索采用四索面扇形布置，平行鋼絲體系，fpk=1 770 MPa，在梁上標準索距為8 m，邊跨配重段錨固間距4.5 m，在塔上的理論索距為2.0 m，1#～3#墩跨斜拉索編號為S1～S17，3#～4#墩跨斜拉索編號為S1′～S17′。主墩承臺采用整體式矩形結(jié)構(gòu)。橋梁按雙向八車道設計，設計荷載等級為公路-Ⅰ級。

2 索力測試

本次索力測試利用附著在斜拉索上的加速度傳感器拾取斜拉索在激勵下的振動信號，獲得拉索的自振頻率，通過頻率與索力之間的關(guān)系換算得到拉索的索力。在正式開展荷載試驗前，對主橋右幅成橋后索力進行了測試，以3～4#墩跨索S1′～S17′索力為例，恒載索力與設計索力比較柱狀圖見圖2。

圖1　主橋立面布置（單位：cm）

圖2　成橋索力S1′～S17′實測值與設計值比較

由圖可以看出實測索力與設計索力相近，之所以存在微小的差別，這主要是由于實際施工過程中的張拉方法，千斤頂回油狀況、現(xiàn)場測試過程中受外界環(huán)境因素如風，車輛荷載等作用導致拉索實測頻率有偏差等多種因素影響而造成的。

3 靜力特性測試

靜載試驗是通過測量橋梁在靜力荷載作用下各主要控制截面的應力（應變）及結(jié)構(gòu)變形，從而確定結(jié)構(gòu)的實際工作性能與設計期望值是否相符。迎客大橋主橋的計算模型采用空間有限元程序MIDAS/Civil 2010進行，模型共234個節(jié)點、90個梁單元和68個桁架單元，其中拉索與主梁和主塔的連接采用彈性連接的剛性連接，計算模型見圖3。

根據(jù)試驗目的和要求，選擇距4#墩33 m處主梁A-A截面和2#～3#跨主梁跨中截面C-C截面為主梁活載正彎矩控制截面，距索塔中心線5 m處主梁B-B截面為主梁活載負彎矩控制截面，距4#墩58 m處主梁E-E截面為主梁最大豎向位移控制截面，索塔塔頂H點為活載最大水平位移控制點。試驗中將對以上控制截面（控制點）進行應力（應變）或位移觀測，并對索塔距塔柱底1 m 處D-D截面的應力（應變）和全橋主梁撓度進行觀測，測試截面位置見圖4。

圖3　橋梁計算模型

圖4　靜載測試控制截面（單位：cm）

根據(jù)《大跨徑混凝土橋梁的試驗方法》（以下簡稱試驗方法）的要求，橋梁的靜力試驗按荷載效率系數(shù)來確定試驗的最大荷載，采用彎矩等效的原則確定試驗荷載效率。試驗彎矩和試驗荷載效率見表1。

本次荷載試驗采用24輛重約350 kN的載重汽車進行加載，加載分四級，卸載分一級，荷載位置、加載順序見圖5～圖6。

表1　試驗彎矩（kN·m）和試驗荷載效率系數(shù)

圖5　工況1車輛布置圖（按圖中（1）、（2）、（3）、（4）分四級加載）（單位：m）

圖6　工況2車輛布置圖（按圖中（1）、（2）、（3）、（4）分四級加載）（單位：m）

3.1 撓度測試

本次試驗撓度測點沿試驗橋跨兩側(cè)布置，測點布置圖見圖7，同時在試驗橋跨兩端無外力干擾的橋面上各布置1個測量基準點。同時在主塔塔頂設置1個位移觀測點H。

從圖8中可見撓度的實測值均小于理論計算值，實測撓度曲線與理論撓度曲線的變化規(guī)律基本一致。從表2可以看出，滿載時，各截面撓度測點校驗系數(shù)為0.67～0.94，滿足《試驗方法》中校驗系數(shù)0.7～1.05要求，表明結(jié)構(gòu)整體剛度符合規(guī)范要求；相對殘余系數(shù)在0.01～0.04之間，均在《試驗方法》中主要測點相對殘余不超過0.2的要求，表明結(jié)構(gòu)處于彈性工作狀態(tài)。主塔塔頂水平位移校驗系數(shù)為0.94，滿足《試驗方法》中校驗系數(shù)0.7～1.05要求，表明主塔剛度較好；相對殘余系數(shù)為0.10，在《試驗方法》中主要測點相對殘余應變不超過0.2的要求，表明結(jié)構(gòu)處于彈性工作狀態(tài)。

圖7　撓度測點布置圖（單位：cm）

表2　各主要測點位移實測值一覽表?。▎挝唬簃m）

圖8　工況1及工況2滿載時主梁撓度縱向分布

3.2 應變測試

在各主梁截面共布置10個應變測點，腹板位置布置6個應變測點，測點編號為Y1～Y3及Y8～Y10，底板位置布置4個應變測點，測點編號為Y4～Y7。內(nèi)外側(cè)主塔截面各布置10個共20個應變測點，受拉側(cè)截面測點編號為Y8～Y10，使用振弦式應變傳感器和DT85G數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對各截面的應力（應變）進行觀測。

從表3中可以看出，滿載時，各截面應變測點校驗系數(shù)為0.65～0.88，滿足《試驗方法》中校驗系數(shù)0.7～1.05要求，相對殘余應變在0.00～0.03之間，均在《試驗方法》中主要測點相對殘余應變不超過0.2的要求，表明結(jié)構(gòu)處于彈性工作狀態(tài)。各截面梁底實測平均應變與彎矩關(guān)系M-ε曲線見圖9～圖12。

3.3 索力測試

本次試驗工況1抽檢右幅橋內(nèi)外側(cè)S8等8根索索力進行測試，工況2抽檢右幅橋內(nèi)外側(cè)S2′等8根索索力進行測試，S8及S2′等索力變化實測值見表4。

表3　各工況各截面主要測點實測應變一覽表?。▎挝唬害苔牛?/p>

圖9　A-A截面應變M-ε曲線

圖10　B-B截面應變M-ε曲線

圖11　C-C截面應變M-ε曲線

圖12　橋塔截面應變M-ε曲線

表4　工況1索力實測值?。▎挝唬簁N）

從表4可以看出，在工況1及工況2各級荷載的作用下，所測索力實測值均小于理論計算值，且隨著荷載等級的增加而遞增，各斜拉索的索力殘余量較小，說明斜拉索工作性能良好，結(jié)構(gòu)具有較好的彈性恢復能力。索力實測值與理論值比較圖見圖13。

圖13　索力實測值與理論值比較

4 結(jié)語

（1）實測索力與理論成橋索力吻合良好，說明實際的成橋受力狀態(tài)與設計的成橋狀態(tài)良好

（2）通過對試驗實測數(shù)據(jù)的分析并與理論計算值相比較，可見該橋在試驗荷載作用下，各項主要力學控制指標均滿足《大跨徑混凝土橋梁的試驗方法》及設計要求，實測試驗曲線變化規(guī)律與理論計算基本一致，并且在試驗觀測斷面未發(fā)現(xiàn)受力裂縫，表明結(jié)構(gòu)的工作性能良好。

參考文獻：

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［5］宋一凡.公路橋梁荷載試驗與結(jié)構(gòu)評定［M］.北京：人民交通出版社，2002.

［6］劉旭政，王豐平，等.斜拉橋各構(gòu)件校驗系數(shù)的常值范圍［J］.長安大學學報：2012，32（1）.

研究方向：道路橋梁工程

中圖分類號：U441+.2

文獻標識碼：A

文章編號：1671-8496-（2016）-01-0021-06

收稿日期：2016-01-13

作者簡介：潘慧明（1985-），男，工程師

Experimental Study on Yingke Bridge's Static Load

PAN Hui-ming，WU Jing
（Guangzhou Jiaozheng Traffic Construction Project Testing Co.Ltd.，Guangzhou 510378，China）

Abstract:Bridge load test is an important testing method of bridge construction quality，and provides the basis for a completed project.This paper，conducted a bridge load test of Yingke Bridge，and obtained the mechanical properties.Compared with the theoretical value，test result shows that the cable force was even，the strength and stiffness of the bridge satisfy the regulatory requirements.Thus，Yingke Bridge can be put into operation.

Key words:load test；carrying capacity；cable-stayed bridge