某雙塔雙索面矮塔斜拉橋荷載試驗(yàn)研究.pdf

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1、一s一?一s◎某雙塔雙索面矮塔斜拉橋荷載試驗(yàn)研究白金超[上海市市政規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，上海200031]摘要：矮塔斜拉橋具有受力合理、造型優(yōu)美、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)良好等特點(diǎn)，發(fā)展前景廣闊。以某雙塔雙索面矮塔斜拉橋?yàn)楸尘?，通過靜動(dòng)載試驗(yàn)等方式，對(duì)橋梁力學(xué)性能進(jìn)行驗(yàn)證分析，試驗(yàn)內(nèi)容包括：主梁撓度、索塔變形、結(jié)構(gòu)應(yīng)變、拉索索力、沖擊系數(shù)、自振特性等。試驗(yàn)結(jié)果表明：該橋目前的實(shí)際承載能力滿足擬拓寬改造的需要。關(guān)鍵詞：矮塔斜拉橋；靜載試驗(yàn)；動(dòng)載試驗(yàn)；承載能力0引言矮塔斜拉橋是一種組合結(jié)構(gòu)體系，以梁的受彎、受壓和索的受拉來共同承受豎向荷載，其

2、力學(xué)性能介于連續(xù)梁橋和斜拉橋之間。矮塔斜拉橋因其剛?cè)嵯酀?jì)的結(jié)構(gòu)特性和索梁配合的受力模式，以及良好的景觀效果和特定跨徑領(lǐng)域較好的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，而具有良好的發(fā)展空間n屯]。矮塔斜拉橋結(jié)構(gòu)受力相對(duì)較為復(fù)雜，理論計(jì)算模型與結(jié)構(gòu)實(shí)際受力狀況之間往往存在一定的偏差。尤其對(duì)于在役橋梁，在結(jié)構(gòu)健康狀況不詳?shù)臈l件下，荷載試驗(yàn)是檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)和實(shí)際承載能力最直接、有效的方法。通過現(xiàn)場(chǎng)加載試驗(yàn)及對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)和現(xiàn)象的合理分析，對(duì)實(shí)際結(jié)構(gòu)作出總體評(píng)價(jià)，為橋梁的養(yǎng)護(hù)、維修、改造等提供技術(shù)依據(jù)[3。5]。本文以某雙塔雙索面矮塔斜拉橋?yàn)楣こ瘫尘?，結(jié)合該

3、橋拓寬改造，通過荷載試驗(yàn)，驗(yàn)證橋梁承載能力能否滿足改造后的安全承載需求，并為同類橋梁的檢測(cè)評(píng)估、荷載試驗(yàn)提供參考。1工程概況某雙塔雙索面矮塔斜拉橋建成于2007年，為雙塔雙索面部分斜拉橋，采用塔梁固結(jié)、塔墩分離的結(jié)構(gòu)形式；跨徑布置為(42．8+83+42．8)m，橋?qū)?2．8m，橋梁設(shè)計(jì)荷載為：汽車荷載城一A級(jí)，人群荷載4kN／m2。塔柱采用C50混凝土，矩形斷面，主梁以上塔高11．37rn，塔頂拉索有效高9．37m。主梁為變截面預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，采用C55混凝土，單箱五室斷面，中支點(diǎn)處梁高3．5m，邊支點(diǎn)及中跨跨中

4、梁高1．5m。拉收稿日期：2017—06-27索采用55×7咖5mm鋼絞線，每個(gè)索塔布置三對(duì)斜拉索，其中l(wèi)#索為全橋通長(zhǎng)索，2#、3#索為半橋側(cè)通長(zhǎng)索。拉索的梁上間距為10m，塔上間距為0．9m。橋墩為實(shí)體墩，橋臺(tái)為輕型橋臺(tái)，墩臺(tái)基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁。該橋原橫橋向布置為2．9m(人行道+護(hù)欄)+3．2m(非機(jī)動(dòng)車道)+2．3m(索塔區(qū))+16m(機(jī)動(dòng)車道)+2．3m(索塔區(qū))+3．2m(非機(jī)動(dòng)車道)+2．9m(人行道+護(hù)欄)。現(xiàn)根據(jù)城市發(fā)展需要，該橋車道布置擬由四車道調(diào)整為六車道，需壓縮現(xiàn)有人行道，將原非機(jī)動(dòng)車道改造為

5、機(jī)動(dòng)車道。該橋立面及調(diào)整前后的橫斷面布置如圖1及圖2所示。142㈣83(㈣420()0羔——：一一——’{罐釜毒：≤辯；8[===jA掣勻c8圖1橋梁立面布置圖(單位：cm)道韭雙艟后便呵圓干p亙3』80回／勤1J00捌。425185]機(jī)動(dòng)車道＼1機(jī)動(dòng)車道1會(huì)1改造前橫斷面布置3j80圖2橋梁橫斷面布置圖(單位：cm)No．32017上馮么娩51◎s一?一s一2靜載試驗(yàn)方案2．1結(jié)構(gòu)分析及控制截面為確定靜載試驗(yàn)內(nèi)容及方法，采用有限元分析程序MidasCivil建立橋梁三維空間有限元模型，大橋的索塔、主梁采用空間梁?jiǎn)卧?/p>

6、模擬，斜拉索用桁架單元模擬；邊界條件、材料及截面參數(shù)根據(jù)竣工資料和相關(guān)規(guī)范確定。按照擬調(diào)整的車道布置方式在模型上施加標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)活載，分析結(jié)構(gòu)在活載作用下的最不利部位。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，確定了4個(gè)主要內(nèi)力控制截面，其中A—A截面位于主梁的主跨跨中，B—B截面位于主梁的主墩頂附近，C—C截面位于主梁邊跨跨中附近，D—D截面位于索塔根部。2．2試驗(yàn)工況與加載效率靜載試驗(yàn)選用總重350kN的三軸卡車進(jìn)行等效加載，對(duì)各控制斷面按改建后的最不利控制內(nèi)力及靜載試驗(yàn)荷載效率要求進(jìn)行等效加載。該橋地處交通節(jié)點(diǎn)，試驗(yàn)時(shí)間有限，為此對(duì)加載工況進(jìn)

7、行適當(dāng)合并，通過調(diào)整加載車輛位置和間距，使一個(gè)加載位置同時(shí)滿足多個(gè)試驗(yàn)項(xiàng)目的加載效率要求，兼顧多個(gè)試驗(yàn)項(xiàng)目。經(jīng)試驗(yàn)工況優(yōu)化，最終確定4個(gè)加載工況，工況1針對(duì)A—A截面最大正彎矩、B—B截面最大負(fù)彎矩及塔頂最大縱向位移進(jìn)行加載；工況2針對(duì)C—C截面最大正彎矩及塔底D—D截面最大彎矩進(jìn)行加載；工況3和工況4為對(duì)應(yīng)前兩個(gè)工況的偏載加載；各工況視具體情況進(jìn)行分級(jí)加載。工況優(yōu)化合并后，各加載控制量的加載效率在0．96～1．04之間，具體見表1，均滿足試驗(yàn)規(guī)范[6]及本項(xiàng)目要求。襄l靜載試驗(yàn)加載效率加載控制量設(shè)計(jì)效應(yīng)試驗(yàn)效應(yīng)荷載

8、效率1主粱中跨跨中斷面正彎矩／kN·m173517701．02主粱邊跨跨中附近斷面負(fù)彎矩／kN·m——1937——1924O．99主粱中墩墩頂斷面負(fù)彎矩／kN·In——1504——15411．02塔頂縱向位移／mm9．99．50．96主塔塔底斷面縱橋向彎矩／kN·m4905121．042．3測(cè)點(diǎn)布置與測(cè)試方法2．3．1變形測(cè)試結(jié)構(gòu)變形測(cè)試包括：