粉房灣長江大橋靜載試驗研究
2017-09-18
1 概 述
粉房灣長江大橋主跨為(216.5+464+216.5)m雙塔雙索面斜拉橋。索塔身采用墩塔固結(jié)的鋼筋混凝土和部分施加預應力的配筋結(jié)構(gòu)。南北塔身結(jié)構(gòu)形式和高度均相同,塔柱全高均為188.30m(承臺除外),索塔形式為寶塔型,分為上塔柱(錨索段)、中塔柱、下塔柱。主橋采用桁架和正交異性橋面板組合體系,由464m中跨和兩側(cè)對稱布置的216.5m邊跨組成,邊跨與中跨的比值L1/L2=0.467,主橋全長為897 m。橋共設4對豎向支座,分別設置在交界墩及輔助墩頂,豎向支座兼有抵抗部分向上拉力的功能。主橋共設2對橫向抗風抗震支座,布置在橋塔下橫梁上。拉索布置為扇形雙索面,每塔單索面為14根,全橋拉索共4×14×4=224根。斜拉索采用直徑為φ7mm高強度低松弛鍍鋅平行鋼絲,縱向標準間距16.0m,橫向一側(cè)間距0.8m,兩側(cè)中心間距32.8m。主橋在交界墩頂設置1040mm型鋼伸縮逢,兩個伸縮縫設在鋼桁架梁的兩端與引橋交接處。
2 測試控制截面、試驗工況
2.1測試控制截面
根據(jù)結(jié)構(gòu)分析計算結(jié)果,在全橋范圍內(nèi)選取共8個測試控制截面:A:主梁跨中;B:與主梁下弦同一高度處主塔橫截面;C/ C’:塔頂;D:距主梁南岸梁端150米處;E:距主梁南岸梁端58米處;F:距主梁南岸梁端63米處;G:距主梁南岸梁端212米處;H:距主塔最近拉索。
2.2 試驗工況
根據(jù)粉房灣長江大橋受力特性和結(jié)構(gòu)分析計算結(jié)果,本次靜載試驗如下所列工況進行測試。工況T1/T2:加載方式采用正載/偏載,測試截面為A、B、C、C’, 測試控制量:主跨跨中截面上邊縱梁受壓軸力、主跨跨中截面上弦受壓軸力、主跨跨中截面下弦受拉軸力、主跨跨中截面豎向撓度、主塔縱橋向彎矩、主塔塔頂水平位移。工況T3/T4:加載方式采用正載/偏載,測試截面為D、E、F,測試控制量:次邊跨最大正彎矩處下弦受拉軸力、輔助墩頂最大負彎矩處下弦受壓軸力、輔助墩頂最大負彎矩處斜腹桿受壓軸力。工況T5/T6:加載方式采用正載/偏載,測試截面為G,測試控制量:主梁下弦最大受壓軸力。工況T7/T8:加載方式采用正載/偏載,測試截面為H,測試控制量:距主塔最近拉索索力。
2.3 試驗荷載
根據(jù)靜力試驗荷載效率要求及主要控制斷面的設計內(nèi)力計算結(jié)果,再考慮加載車輛的特性,選用單車滿載總重300kN左右的載重3軸車作加載車輛。本次試驗所有正偏載測試工況車輛布置均布置為橫向6列,其橫向布置與理論計算時相同。
3 試驗結(jié)果及分析
3.1工況T1/T2測試結(jié)果分析
本測試工況主塔位移測點校驗系數(shù)在0.748~0.867范圍內(nèi),所有測點校驗系數(shù)均在《大跨徑混凝土橋梁的試驗方法》要求范圍之內(nèi)。在本工況荷載作用下,主塔測試截面剛度正常,橋梁整體剛度正常。
本測試工況主梁主要撓度測點校驗系數(shù)在0.345~0.880范圍內(nèi),各測點校驗系數(shù)均在《大跨徑混凝土橋梁的試驗方法》要求范圍之內(nèi)。在本工況荷載作用下,主桁梁測試截面剛度正常。
本測試工況A截面上游側(cè)上弦底板平均應變校驗系數(shù)為0.914,A截面下游側(cè)上弦底板平均應變校驗系數(shù)為0.889,A截面上游側(cè)邊梁腹板平均應變校驗系數(shù)為0.986,A截面下游側(cè)邊梁腹板平均應變校驗系數(shù)為0.972,A截面上游側(cè)下弦底板平均應變校驗系數(shù)為0.922,A截面下游側(cè)下弦底板平均應變校驗系數(shù)為0.951,其結(jié)果均在《大跨徑混凝土橋梁的試驗方法》要求范圍之內(nèi)。在本工況荷載作用下,主桁梁測試截面強度正常。
本測試工況B截面南岸下游塔南側(cè)平均應變校驗系數(shù)為0.684,B截面南岸下游塔北側(cè)平均應變校驗系數(shù)為0.719,其結(jié)果均在《大跨徑混凝土橋梁的試驗方法》要求范圍之內(nèi)。在本工況荷載作用下,主塔測試截面強度正常。
3.2工況T3/T4測試結(jié)果分析
本測試工況主梁主要撓度測點校驗系數(shù)在0.825~0.857范圍內(nèi),主要測點校驗系數(shù)均在《大跨徑混凝土橋梁的試驗方法》要求范圍之內(nèi)。在本工況荷載作用下,主梁測試截面剛度正常。
本測試工況D截面上游側(cè)下弦底板平均應變校驗系數(shù)為0.672,D截面下游側(cè)下弦底板平均應變校驗系數(shù)為0.859,E截面上游側(cè)下弦底板平均應變校驗系數(shù)為1.026,E截面下游側(cè)下弦底板平均應變校驗系數(shù)為1.013,F(xiàn)截面上游側(cè)斜腹桿平均應變校驗系數(shù)為0.819,F(xiàn)截面下游側(cè)斜腹桿平均應變校驗系數(shù)為0.757,其結(jié)果均在《大跨徑混凝土橋梁的試驗方法》要求范圍之內(nèi)。在本工況荷載作用下,主梁測試截面梁強度正常。
3.3工況T5/T6測試結(jié)果分析
本測試工況主梁主要撓度測點校驗系數(shù)在0.628~1.037范圍內(nèi),各測點校驗系數(shù)均在《大跨徑混凝土橋梁的試驗方法》要求范圍之內(nèi)。在本工況荷載作用下,主梁測試截面剛度正常。
本測試工況G截面上游下弦底板平均應變校驗系數(shù)為0.987,其結(jié)果在《大跨徑混凝土橋梁的試驗方法》要求范圍之內(nèi),鋼桁梁測試截面處于彈性工作狀態(tài)。在本工況荷載作用下,主梁測試截面梁強度正常。
3.4工況T7/T8測試結(jié)果分析
本測試工況在H截面拉索最大索力增量荷載作用下,下游側(cè)3對測試拉索安全系數(shù)在3.1~4.3范圍內(nèi),滿足《公路斜拉橋設計細則》(JTG/T D65-01-2007)對斜拉索安全系數(shù)的要求。
4 結(jié) 語
?。?)在試驗荷載作用下,結(jié)構(gòu)實際受力及變形狀態(tài)與理論計算基本吻合,各測試項目在相應工況下校驗系數(shù)基本上在0.748~0.867,說明結(jié)構(gòu)的強度和剛度滿足設計要求。
(2)在粉房灣長江大橋靜力試驗的基礎(chǔ)上,將試驗結(jié)果和理論數(shù)據(jù)進行了比較分析,通過荷載試驗檢測橋梁結(jié)構(gòu)的實際承載能力、結(jié)構(gòu)剛度是否滿足設計要求,了解結(jié)構(gòu)的實際工作狀況,為大橋現(xiàn)狀做出科學客觀的評價,同時也為今后同類型橋梁結(jié)構(gòu)的發(fā)展積累經(jīng)驗和數(shù)據(jù)。
參考文獻:
[1] JTJ 023-85,公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范[S].
[2] JTJ 027-96,公路斜拉橋設計規(guī)范(試行)[S].
[3] 公路橋梁抗風設計指南編寫組.公路橋梁抗風設計指南[M].北京:人民交通出版社,1996.
[4] 李傳習,劉光棟等.大跨度橋梁結(jié)構(gòu)計算理論[M].北京:人民交通出版社,2002(6).
[5] 高曉艷,張浩,等.蒲山特大橋靜動載試驗及質(zhì)量評定[J].中外公路,2010(4).
[6] 何飛.某桁式組合拱橋靜載試驗分析[J].中外公路,2010(4).
[7] 張玉平,李傳習.株洲建寧大橋斜拉橋靜載試驗研究[J].公路與汽運,2008(2).