謝 勇,盧星輔
(貴州省質安交通工程監(jiān)控檢測中心有限責任公司,貴州 貴陽 550000)
特大跨徑的橋梁、結構復雜的橋梁和承載能力需要驗證的橋梁應進行荷載試驗,試驗結果應滿足設計要求和符合相關技術規(guī)范的規(guī)定。在吊裝條件較好條件時,扁平鋼箱梁常用于大跨徑斜拉橋的主梁。對斜拉橋進行荷載試驗可以直接了解大橋的實際結構受力狀況和承載能力,驗證設計計算結果,評價大橋在設計使用荷載下的結構性能,以及為交工驗收提供重要的技術數據。
牌樓長江大橋為雙塔雙索面斜拉橋,跨徑布置為:4×57.5 m+730 m+4×57.5 m,橋面寬度36 m,采用半漂浮體系。鋼梁節(jié)段采用正交異性橋面板流線型扁平鋼箱梁。
根據本橋的結構特點及有限元模型計算結果,按橋梁結構的最不利受力原則和代表性原則確定試驗工況及測試截面。試驗橋跨及測點布置如下:(1)試驗橋跨:主跨和南邊跨(第5跨、第7跨)。(2)撓度測試截面及測點:主跨橫橋向設置3條測線(下游、中線、上游),每條測線縱向沿主跨8分點設置7個測點(支座沉降測點未示意,支座沉降測點布設在主梁上對應支座位置),總共布設21個測點測試撓度曲線,邊跨在相應工況測試截面(J7)橫橋向設置5個撓度測點。(3)應變測試截面及測點:選取Z09#塔(南塔)主梁最大負彎矩截面(J1)、Z08#塔(北塔)中塔柱根部最大彎矩截面(J2)、主跨跨中截面(J4)、主跨3/4L截面(J5)、Z09#塔(南塔)中塔柱根部最大彎矩截面(J6)、南邊跨第2跨最大正彎矩截面(J7)、作為應變(應力)測試截面,測試截面及測點布置。(4)主塔偏位測試截面及測點:Z08#塔(北塔)塔頂最大水平位移截面(J3),偏位測點采用在塔頂布設棱鏡來測試。(5)索力測試截面及測點:NMC22斜拉索索力增量截面(J8)作為索力增量測試截面,測試截面及測點布置。索力測試時在NMC22號索上布設拾振器通過振動法測試。
圖1 應變、索力及偏位測試控制截面布置圖(單位:cm)
本橋的結構體系復雜,加載工況較多,在做靜載試驗時,應選擇相應工況進行合并加載。下面主要選取主跨的幾個主要工況進行分析。
表1 牌樓長江大橋靜載試驗工況和加載效率
工況1和工況2試驗結果
撓度:工況1下,跨中截面最大彈性撓度為-694.8 mm,跨中測點撓度校驗系數在0.90~0.94之間;工況2下,跨中截面最大彈性撓度為-693.9 mm,跨中測點撓度校驗系數在0.91~0.93之間。說明J4截面剛度滿足要求。
實測工況2偏載下,橫向增大系數為1.01,說明本橋偏載效應不明顯。應變:工況1下,跨中截面測點應變校驗系數在0.84~0.99之間;工況2下,跨中截面測點應變校驗系數在0.80~0.98之間。說明J4截面強度滿足要求。
圖2 J4截面工況1、工況2滿載實測撓度值與計算值的比較
圖3 J4截面工況1、工況2測點實測應變值與計算值的比較
索力:工況1下上游NMC22索力增量為609.3 KN,活載索力校驗系數0.61;下游NMC22索力增量為612.2 KN,活載索力校驗系數0.61;工況2下上游NMC22索力增量為582.4 KN,活載索力校驗系數0.58;下游NMC22索力增量為639.3 KN,活載索力校驗系數0.64。
結合上述主跨在試驗荷載下的靜力響應,牌樓長江大橋主橋試驗橋跨滿足設計荷載標準(公路—Ι級)的正常使用要求。