1、大跨径连续刚构桥的荷载试验研究摘 要：连续刚构桥梁采用挂篮悬臂浇筑，对施工场地要求不高，且运营的整体性、舒适性和耐久性较好，因此连续刚构桥成为贵州山区大跨度桥梁的首选桥型，得到了广泛的应用。本文对一新建刚构桥进行了结构分析和荷载试验，为同类桥梁的试验检测和结构承载能力的评定提供参考。 关键词：大跨径连续刚构，荷载试验，承载能力评定 中图分类号:K928.78 文献标识码：A 贵州省地处云贵高原东侧的梯级状大斜坡上，是一个高起于四川盆地、广西丘陵和湘西丘陵之间的山岭重丘区，境内山多地少，地形起伏较大，桥梁跨越处地形多为”V”或“U”状的峡谷，地势十分险峻，两岸常为陡崖悬壁。连续刚构桥采用悬臂法施
2、工，对施工场地要求不高，因此成为贵州山区大跨度桥梁的首选桥型。本文对一座新建大跨径连续刚构进行了结构理论计算和动静载试验，对大跨径连续刚构的试验检测提供参考。 1、工程概述 北盘江特大桥主桥上部结构为 118+220+118m 预应力混凝土连续刚构，分左、右两幅，全桥 6 个悬浇 T 构，每个 T 构共 26 个梁段，从悬臂根部至跨中梁段数及梁段长度为 83.0m、74.0m、114.5m，节段悬浇长度为 101.5m；边跨现浇段长度为 6.1m，边跨合龙段及中跨合龙段长度均为 2.0m。箱梁顶宽 11.25m，底宽 6.25m，悬臂长 2.5m，根部梁高14.0m，高跨比为 1/15.71，
3、跨中梁高 5.2m，高跨比为 1/42.31，梁底按1.75 次抛物线变化。下部主墩为组合式双薄壁空心墩，引桥桥墩采用双柱墩和空心薄壁墩配钻孔灌注桩基础。 2、静载试验 2.1 方案选择 本次检测桥梁为新建分离式左右两幅结构，且为 3 跨对称结构，经与业主协商，各选择左、右幅第 6、7 跨为试验桥跨。 2.2 试验内容 测试相应加载工况下试验加载截面控制部位的应变（应力）及桥跨挠度分布曲线，判断该桥梁结构强度和刚度是否到达设计荷载要求； 通过动力试验，考察桥梁在汽车动荷载作用下的动力性能。 2.3 测试截面及测点布置 桥面挠度测试截面：设 8 个挠度测试截面，采用精密光学水准仪进行测试，测点布
4、置详见图 1。应力（应变）测试截面：共设 4 个应力测试截面，采用扬州晶明 JM3812 进行测试，详见图 2。 图 1 挠度测试截面布置图（单位：cm） 图 2 应力测试截面布置图(单位：cm) 2.4 试验荷载 结构计算中按公路 I 级最不利布载，取控制截面最大弯矩作为试验加载截面的控制值。各试验加载截面的控制内力见表 1： 表 1 静力试验荷载效率 工况 序号 工况内容 用车量 （台） 控制部位 设计控制值 （kNm） 试验计算值 （kNm） 荷载效率 1 边跨最大正弯矩 6 J1 截面 41394.20 38033.51 0.92 2 墩顶最大负弯矩 10 J2 截面 -163967.
5、80 -156350.92 0.95 1/4 最大负弯矩 10 J3 截面 -47820.50 -43521.26 0.91 中跨最大正弯矩 10 J4 截面 43009.40 44342.61 1.03 2.5 试验工况 共进行 2 种情况的加载试验，即 2 个加载工况，具体如下： 工况 1：J1M+偏载作用下应变和挠度测试；工况 2：J2M-、J3M-、J4M+偏载作用下应变和挠度测试。 2.6 试验结果 （1）应力 在试验荷载作用下，测试截面的实测应力及与计算应力的比较见表2表 3。 表 2 试验荷载作用下左幅桥实测应力与计算应力对比表 试验工况 测试截面 弹性应力（MPa） 计算值 （
6、MPa） 校验系数 （） 工况 1 J1 下缘测点 0.85 1.24 0.69 工况 2 J2 上缘测点 0.57 1.10 0.52 J3 上缘测点 0.45 0.78 0.58 J4 下缘测点 1.14 3.16 0.36 表 3 试验荷载作用下右幅桥实测应力与计算应力对比表 试验工况 测试截面 弹性应力（MPa） 计算值 （MPa） 校验系数 （） 工况 1 J1 下缘测点 1.01 1.24 0.81 工况 2 J2 上缘测点 0.83 1.10 0.76 J3 上缘测点 0.47 0.78 0.60 J4 下缘测点 1.71 3.16 0.54 从表 2表 3 可以看出：测试截面的
7、实测应力均小于理论计算值，桥跨结构强度足要求。 （2）挠度 各工况试验荷载作用下，左幅桥挠度测试截面的实测值及与计算值的比较曲线见图 3图 4。 图 3 左幅桥工况 1 挠度曲线图 4 左幅桥工况 2 挠度曲线 左幅桥实测值与理论计算值的线性相关曲线见图 56。 图 5 左幅桥工况 1 J1 截面 F2 挠度线性相关曲线 图 6 左幅桥工况 2 J4 截面 F6 挠度线性相关曲线 各工况试验荷载作用下，右幅桥挠度测试截面的实测值及与计算值的比较曲线见图 7图 8。 图 7 右幅桥工况 1 挠度曲线图 8 右幅桥工况 2 挠度曲线 右幅桥各截面的实测值与理论计算值的线形相关曲线见图 910。 图
8、 9 右幅桥工况 1 J1 截面 F2 挠度线性相关曲线 图 10 右幅桥工况2 J4 截面 F6 挠度线性相关曲线 从图 3图 10 可以看出：试验加载下，实测挠度小于理论计算挠度，线性相关系数在 0.99 以上，卸载后挠度回复正常，表明在试验荷载下，试验桥跨结构刚度满足要求。 3、动力荷载试验 3.1 试验内容 动载试验主要针对大桥第 7 跨进行，包括以下内容：桥跨结构自振特性、J4 截面行车动力响应试验。 3.2 测点布置 在中跨跨中 J4 截面布置纵向动应变和竖向加速度测点。 3.3 理论振型 采用有限元软件 MIDAS/CIVIL2011 计算桥跨结构自振特性，其结果见图 11。 图
9、 11 一阶竖向弯曲计算振型（f1=0.602Hz） 3.4 实测 大桥测试采用动态测试软件扬州金明 JM3844 进行，实测自振特性测试振型特征为对称竖向弯曲，实测左、右幅一阶基频为 1.000，理论计算一阶基频为 0.602，实测值大于理论计算值。 汽车以 10km/h50km/h 的速度进行跑车试验，得出测试截面最大动应变和冲击系数如表 4表 5 所示，典型跑车动应变曲线如图 12图 13所示。 表 4 左幅动应变和冲击系数分析表 工况 项目 测试参数 无障碍行车试验 10km/h 20km/h 30km/h 40km/h 50km/h 最大动应变 3.821 5.082 4.566 5
10、.765 5.118 冲击系数 1.136 1.091 1.072 1.140 1.042 表 5 右幅动应变和冲击系数分析表 工况 项目 测试参数 无障碍行车试验 10km/h 20km/h 30km/h 40km/h 50km/h 最大动应变 6.533 10.432 6.727 6.936 6.660 冲击系数 1.043 1.086 1.056 1.050 1.060 图 12 左幅桥 10km/h 跑车动应变曲线 图 13 右幅桥 30km/h 跑车动应变曲线 通过表 4表 5 看出：左幅桥无障碍行车试验的冲击系数介于1.0421.136 之间。右幅桥无障碍行车试验的冲击系数介于 1
11、.0431.086之间，表明大桥桥面较平整，跑车引起的冲击较小。 4、结语 通过静载试验可知：桥梁结构实测应力均小于计算值，桥跨结构强度足要求；实测挠度小于计算挠度，卸载后挠度回复正常，桥跨结构刚度满足要求。通过桥跨结构自振特性测试，实测一阶频率大于理论计算值，表明结构的刚度满足要求；通过无障碍行车试验表面桥面较平整。 综合动静载试验分析结果得出：桥梁当前承载能力能满足设计荷载等级（公路 I 级）的要求。 参考文献： 1 陈全,李泉珍,邓建华. 连续刚构桥梁荷载试验检测及作用分析J.工程与实验，2012（01）：050-03 2 戴兵，吕毅刚.大跨径连续刚构桥静载试验研究及仿真分析J.公路与汽运，2010（05）:0120-03 3 黄少新，赵文秀.连续刚构桥荷载试验分析J.桥梁建设，2016（S1）：040-03 4 杨勇.某连续刚构的荷载试验研究J.科技风，2011（06）：032-03 作者简介：谢勇(1981.11 -)，男，本科学历，贵州省惠水人，工程师，研究方向：桥梁结构分析与检测。
