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的鋼筋混凝土和部分施加預應力的配筋結構。南北塔身結構形式和高度均相同，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，橫向一側間距0.8m，兩側中心間距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)結構分析計算結果，在全橋范圍內選取共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構分析計算結果，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力計算結果，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 試驗結果及分析
3.1工況T1/T2測試結果分析
本測試工況主塔位移測點校驗系數(shù)在0.748～0.867范圍內，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。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，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。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截面上游側上弦底板平均應變校驗系數(shù)為0.914，A截面下游側上弦底板平均應變校驗系數(shù)為0.889，A截面上游側邊梁腹板平均應變校驗系數(shù)為0.986，A截面下游側邊梁腹板平均應變校驗系數(shù)為0.972，A截面上游側下弦底板平均應變校驗系數(shù)為0.922，A截面下游側下弦底板平均應變校驗系數(shù)為0.951，其結果均在《大跨徑混凝土橋梁的試驗方法》要求范圍之內。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平均應變校驗系數(shù)為0.684，B截面南岸下游塔北側平均應變校驗系數(shù)為0.719，其結果均在《大跨徑混凝土橋梁的試驗方法》要求范圍之內。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，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。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截面上游側下弦底板平均應變校驗系數(shù)為0.672，D截面下游側下弦底板平均應變校驗系數(shù)為0.859，E截面上游側下弦底板平均應變校驗系數(shù)為1.026，E截面下游側下弦底板平均應變校驗系數(shù)為1.013，F(xiàn)截面上游側斜腹桿平均應變校驗系數(shù)為0.819，F(xiàn)截面下游側斜腹桿平均應變校驗系數(shù)為0.757，其結果均在《大跨徑混凝土橋梁的試驗方法》要求范圍之內。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，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。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，其結果在《大跨徑混凝土橋梁的試驗方法》要求范圍之內，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3對測試拉索安全系數(shù)在3.1～4.3范圍內，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 語
?。?）在試驗荷載作用下，結構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，說明結構的強度和剛度滿足設計要求。
?。?）在粉房灣長江大橋靜力試驗的基礎上，將試驗結果和理論數(shù)據(jù)進行了比較分析，通過荷載試驗檢測橋梁結構的實際承載能力、結構剛度是否滿足設計要求，了解結構的實際工作狀況，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構的發(fā)展積累經(jīng)驗和數(shù)據(jù)。
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