某高速公路大跨度斜拉桥静动载试验及结构评定探讨.docx

某高速公路大跨度斜拉桥静动载试验及结构评定探讨摘要：荷载试验就是对桥梁进行直接加载测试的科学试验。桥梁荷载试验不仅要求工作人员具有丰富的现场经验而且同时需要坚实的理论基础作为指导。本文对某高速公路大跨度斜拉桥静动载试验及结构评定进行了分析探讨。关键词：斜拉桥静载试验动载试验桥梁荷载试验有助于发现桥梁结构隐蔽病害检验桥梁的设计与施工质量是一项实践性很强的工作。某高速公路桥梁总长3124.4m其中主桥为跨度（130+248+130）m的预应力混凝土边箱梁双塔双索面斜拉桥桥面宽33.5m采用双向6车道桥面纵坡为1.05%。设计荷载为公路Ⅰ级。为科学地评价桥梁结构的强度、刚度、承载能力和结构的整体工作性能等提供基础资料同时也评价工程的施工质量、设计的可靠性和合理性以及大桥的交竣工验收提供可靠的依据新建桥梁通车前必须对其进行静动载试验。1有限元分析计算模型采用空间有限元程序MIDASCivil2006进行模型共666个节点、327个梁单元152个桁架单位利用软件对该桥梁进行整体静力与动力分析。2静载试验桥梁静力荷载试验主要是通过测量桥梁结构在静力试验荷载作用下的变形和内力用以确定桥梁结构的实际工作状态与设计期望值是否相符。它是检验桥梁结构实际工作性能如结构的强度、刚度等的最直接和最有效的手段和方法。2.1静载加载设计根据试验目的和要求静载试验主要进行以下内容的测试：①主梁（中跨、边跨）活载正弯矩控制截面应力检测；②主梁活载负弯矩控制截面应力检测；③索塔顶纵向水平位移检测；④主梁挠度检测；⑤各主要截面和部位的裂缝观测。根据试验目的和要求主要进行主梁最大竖向位移、主梁（中跨及边跨）活载最大正弯矩、主梁活载最大负弯矩、和索塔塔顶最大水平位移5个试验工况选择中跨跨中处主梁A-A截面为主梁活载正弯矩控制截面和最大竖向位移控制截面边跨距95#墩中心线92.6m处主梁B-B截面为主梁活载正弯矩控制截面和负弯矩控制截面94#索塔塔顶为活载最大水平位移控制点。试验中将对以上控制截面（控制点）进行应力（应变）或位移观测并对94#索塔塔柱距中系梁顶面4.3m处C-C截面的应力（应变）、全桥主梁挠度及部分索力进行观测。试验荷载的最大吨位按照使A-A、B-B控制截面的试验内力达到设计控制内力的80%～100%来确定并以弯矩相等效为原则同时使主梁A-A截面挠度、94#索塔顶纵向水平位移达到设计活载最大纵向水平位移的80%～100%。2.2试验结果分析根据《试验方法》第3.19.2条规定量测结构试验效率最大部位的结果应满足以下条件：1）量测的弹性变形或力值（Se）与试验荷载作用下理论计算值（Sstat）的比值（校验系数K）应满足β表1给出了本次试验获得的应变及位移校验系数。表中反映试验工况下位移及应变指标的校验系数K介于0.74～0.92之间均满足《试验方法》的要求。2）量测的残余变形值与量测的总变形值的比值ξ应满足ξ=Sp/Stot≤α1对本桥α1=0.2。表1给出了本次试验获得的应变及位移残余变形系数ξ。表中反映试验工况下位移及应变指标的残余变形系数ξ介于-0.06～0.03之间均满足《试验方法》的要求。3）量测结构的最大变形或力的总值不应超过设计标准的容许值。根据《公路斜拉桥设计细则》（JTG/TD65-01-2007）的规定主梁在汽车荷载（不计冲击力）作用下的最大竖向挠度（为混凝土主梁时）不应大于L/500（L为主跨跨径）。对本桥结构的竖向挠度允许值为[]=L/500=248000mm/500=498mm。而本次试验实测最大挠度为109.3mm满足规范的要求。3动载试验3.1脉动试验测试结果与分析脉动试验是在自然状态下通过布置在桥梁上的加速度传感器拾取结构由大地脉动和周围环境的各种扰动引起的振动响应信号经低频放大器将信号放大后用动态信号采集系统进行采样、分析以测定结构的相关动力特性（如固有频率、振型、阻尼比等）。结构的实测模态和理论计算值表明结构前三阶实测竖弯模态频率均比理论值高说明结构的整体刚度满足设计要求。阻尼比在0.71%～1.26%之间相对较小说明在小振幅范围内结构的阻尼比较低。3.2行车试验测试结果与分析在桥面无任何障碍的情况下利用2台重约400kN的载重汽车以约10～40km/h的不同车速来回在桥面并行行驶以测试结构在行车荷载作用下的动力反应。在主梁A-A截面处桥面上设置高7cm的弓形板作为障碍物以模拟桥面不平整状态。利用2台重约400kN的载重汽车以约5