多跨矮塔斜拉橋靜力荷載試驗優(yōu)化研究.pdf

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1、56世界橋梁2017,45(1)多跨矮塔斜拉橋靜力荷載試驗優(yōu)化研究王偉1’2。張玉平3。奉龍成1，靳國勝2(1．重慶中設(shè)工程設(shè)計股份有限公司，重慶400025；2．重慶中檢工程質(zhì)量檢測有限公司，重慶400025；3．長沙理工大學(xué)土木與建筑學(xué)院，湖南長沙410114)摘要：為減少橋梁荷載試驗耗時及中斷交通時間等，以一座主橋上部結(jié)構(gòu)為(128+3×210+128)m四塔五跨單索面預(yù)應(yīng)力混凝土矮塔斜拉橋為例，結(jié)合多跨矮塔斜拉橋結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)及控制截面影響線的特點(diǎn)，通過考慮內(nèi)力兼顧撓度猷J；0n載效應(yīng)，截面影響線的圖形相似性

2、及互補(bǔ)性，并適當(dāng)調(diào)整加載車載位，將加載車在順橋向以控制截面為對稱軸進(jìn)行布置，對橋梁靜力荷載試驗工況進(jìn)行了優(yōu)化。優(yōu)化后將全橋9個荷載試驗工況僅通過3次加載即可全部實現(xiàn)，各控制截面的加載效率均能夠滿足規(guī)范要求，極大地提高了加載車的加載效率，縮短了試驗過程的耗時。關(guān)鍵詞：矮塔斜拉橋；靜載試驗；荷載效率；工況優(yōu)化；載位布置中圖分類號：U448．27；U446．1文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：1671—7767(2017)01—0056—051引言矮塔斜拉橋又稱為部分斜拉橋，是近幾十年發(fā)展起來的介于連續(xù)剛構(gòu)橋與普通斜拉橋之間的一種新

3、橋型，具有塔矮、梁高、剛度大等特點(diǎn)[1‘8]。對矮塔斜拉橋進(jìn)行成橋靜力荷載試驗不僅可掌握結(jié)構(gòu)的實際工作狀態(tài)，也可為同類型橋梁結(jié)構(gòu)的研究積累資料。目前大多數(shù)文獻(xiàn)是針對常規(guī)橋梁的荷載試驗凹10

4、，對于多塔多跨矮塔斜拉橋的荷載試驗研究較少。本文以一座四塔五跨矮塔斜拉橋為例，結(jié)合該橋型結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)及控制截面影響線的特點(diǎn)，即影響線的相似性與互補(bǔ)性，通過考慮內(nèi)力兼顧撓度的加載效應(yīng)，并適當(dāng)調(diào)整加載車載位對橋梁靜力荷載試驗工況進(jìn)行優(yōu)化。2橋梁概況某橋主橋上部結(jié)構(gòu)為(128+3×210+128)m四塔五跨單索面預(yù)應(yīng)力混凝土矮塔斜拉橋

5、，采用墩塔梁固結(jié)剛構(gòu)體系，橋面全寬38．3m，主橋結(jié)構(gòu)示意如圖1所示。主梁采用C60混凝土，為變高度斜腹板單箱三室寬幅脊梁，梁高從6．8m逐漸變化到3．8m，主梁高度按1．8次拋物線變化，主梁頂板寬38．3m，懸臂長8．15m，兩側(cè)設(shè)5．15m寬后澆帶。斜拉索為聲515．2mm、強(qiáng)度為1860MPa的鋼絞線，斜拉索單索面雙排布置在中央分隔帶上，每個橋塔設(shè)置16對斜拉索，全橋共計128根，塔上索距0．8m，順橋向梁上索距為4m。橋塔采用C60混凝土，為獨(dú)柱式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，截面為八邊形；墩身采用C55混凝土，為箱形薄壁

6、結(jié)構(gòu)。承臺為圓端形，厚7．0m，采用C30混凝土，每個承臺下布置12根直徑3．om的鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。橋面采用10cm厚瀝青混凝土鋪裝。設(shè)計荷載為公路一I級(雙向6車道)，人群荷載為2．5kN／m2。3內(nèi)力計算與截面選取3．1內(nèi)力計算采用MIDASCivil建立結(jié)構(gòu)的空間有限元模型，并考慮支座位置與承臺及樁基，其中主梁、橋塔及樁基均采用梁單元模擬，斜拉索采用桁架單元模擬，全橋共劃分851個節(jié)點(diǎn)、782個單元(含128個桁架單元與654個梁單元)。結(jié)構(gòu)自重由程序自動考慮，箱梁橫隔板與齒板不考慮剛度貢獻(xiàn)僅考慮質(zhì)量影響，用集

7、中力輸入，二期恒載(鋪裝、欄桿等)用均布荷載考慮，汽車荷載的沖擊系數(shù)通過輸入基頻來考慮。按照上述處理后，利用動態(tài)規(guī)劃加載法計算橋梁結(jié)構(gòu)在設(shè)計活載作用下的內(nèi)力包絡(luò)圖(見圖2)。3．2截面選取根據(jù)圖2所示的計算結(jié)果并結(jié)合參考文獻(xiàn)[11]要求，同時考慮需要避開實際橋梁結(jié)構(gòu)中局部加勁(如橫隔板等)位置及測點(diǎn)布置的易操作性與合理性，最終選取了如圖1所示的中跨跨中最大正彎矩收稿日期：2016—06—2l基金項目：科技部973項目(2015CB057702)；長沙理工大學(xué)土木工程優(yōu)勢特色重點(diǎn)學(xué)科創(chuàng)新性項目(15ZDXK02)作者簡

8、介：王偉(1988一)，男，工程師，2012年畢業(yè)于長沙理工大學(xué)土木工程專業(yè)，工學(xué)學(xué)士(E—mail：wangweiloving@126．corn)。多跨矮塔斜拉橋靜力荷載試驗優(yōu)化研究王偉．張玉平，奉龍成，靳國勝(a)立面圖1主橋結(jié)構(gòu)示意型-艇瓢～蒯酬——b隗一剝捌●'峨慨。，；。刪蠢肇鰓‰。。圖2橋梁結(jié)構(gòu)的內(nèi)力包絡(luò)圖A—A截面、3號墩墩頂附近主梁最大負(fù)彎矩B—B截面、右次邊跨跨中最大正彎矩C—C截面、右邊跨主梁最大正彎矩D—D截面、3號橋塔底附近最大正彎矩E—E截面以及3號橋塔頂最大縱向位移F—F截面，共計6個截面

9、作為此次靜力荷載試驗的控制截面。4初步擬定加載車載位靜力荷載試驗的加載車擬選取總重為350kN的車輛，前軸為70kN，中后軸均為140kN，前中軸距為3．5m，中后軸距為1．5m，加載車荷載采用集中力等效模擬。根據(jù)各控制截面的內(nèi)力影響線采用動態(tài)規(guī)劃加載法對全橋9個工況(即A—A、C—C、D—D控制截面的彎矩與撓度工況；B—B、E—E控制截面的彎