阳泉赛鱼大桥荷载试验与分析

马 跃

(河北省交通规划设计院试验检测室，河北 石家庄 050091)

1 工程概况

赛鱼大桥修建于1979年，上部结构为9孔17.30m双曲拱桥，每孔主拱圈由8根拱肋、7块拱波及横向联系组成，拱肋呈倒T型截面，桥面宽12 m;下部结构为扩大基础，重力式墩台。设计标准为汽-20、拖-100。上部结构主体混凝土标号为25号，其强度略低于现行C25混凝土。桥梁总体布置见图1。

图1 赛鱼大桥总体布置图(单位:cm)

该桥经过30来年的运营，经受了严重超载车辆的考验，总体使用状况基本良好。经过现场勘查，发现存在一些局部病害，主要表现为:(1)拱肋有局部裂纹;(2)拱顶一带拱肋间的小拱出现渗水现象和纵向断裂;(3)有些桥墩上部一带简支板出现病害局部可能损坏严重，坑洼较多，高低不平，车辆运行时会产生冲击力，而且会积水。

2 承载能力检算及试验加载方案

(1)承载能力检算。在荷载试验实施前，采用Midas Civil软件对结构进行了计算分析［1］，上部结构主要参数取自《赛鱼大桥施工图设计》，计算模型及结构影响线见图2、图3、图4。

(2)试验加载方案。本次桥静载试验采用3辆重为30 t左右的重车进行加载，加载车均为后八轮的三轴车，从前向后，轴距为3.2、1.35m，各轴实际质量依次为 8、11、11 t。

(3)荷载试验效率。试验弯矩和效率系数见表1。

图2 结构模型

图3 跨中截面正弯矩影响线

图4 支点截面负弯矩影响线

表1 试验弯矩和效率系数

3 静载试验

赛鱼桥共计9跨，根据现场条件及结构的受力特点，选取南侧起第三跨为试验跨。

3.1 静载试验检测内容

通过静载试验主要达到以下目的:

(1)测定该桥主拱圈截面在静载试验荷载下的挠度、应变响应;

(2)该桥各拱肋的活荷载横向分布规律;

(3)观测在静载试验过程中桥梁结构裂缝的发展及变化;

(4)评定桥梁结构的实际承载性能状况，为加固设计提供依据［2］。

3.2 静载试验测点布置及工况

根据该桥的结构特点及运营实际情况，确定了静载试验测试截面和测点布置方案。

(1)测试截面布置见图5。

(2)跨中A截面测点布置。每个拱肋跨中截面各布设1个挠度测点;1个顺桥向应变测点，共计16个测点，具体位置如图6所示。

图5 试验桥跨测试截面布置(单位:cm)

图6 跨中截面测点布置图

(3)拱脚附近B截面测点布置。拱脚截面共计11个点，具体位置如图 7 所示［3］。

(4)确定试验加载工况。工况一:第三跨跨中截面(A截面)偏心加载承载能力试验;工况二:第三跨拱脚截面(B截面)偏心加载承载能力试验。

3.3 静载试验结果分析

表2列出了最大级试验荷载下，各拱肋控制截面处挠度测点、应变测点及效验系数。

由试验结果可知，在最大级荷载作用下，跨中和拱脚测试截面的最大挠度值和应变值均小于理论计算值，满足技术规范要求。但实测数值偏大并接近上限，说明该桥安全储备较小。

图7 拱脚B截面测点布置图

在试验过程中，对结构裂缝进行实时观测，未发现显著变化。

表2 各工况下控制截面最大测值及效验系数统计表

4 动载试验

动载试验主要是测试桥梁结构的自振特性。自振特性的测量是在桥梁无车辆通行时，桥梁受环境自然激励，量测桥梁的固有振动频率。自振特性测点布置于2号拱肋和7号拱肋的1/4截面、1/2截面、3/4 截面共6 个测点［4］。

通过对测量结果进行分析，本桥的实测一阶频率为5.86 Hz，频谱图见图8。结构动力分析计算结果一阶频率为5.288 Hz，实测值大于理论值，说明结构实际刚度较大。

图8 脉动试验频谱分析图

5 结束语

根据对双曲拱桥技术状态检测和荷载试验检测，可以得出以下的结论:

该双曲拱桥在等级汽-20级、拖-100的原设计荷载下，各个测点应变、挠度校验系数均能满足规范要求，但均较范围值偏大并接近上限，说明该桥基本满足原设计要求，但其安全储备较小。

基于上述检测结果，对赛鱼大桥评定为:结构部分出现的损伤，已对该桥的正常使用构成了威胁，该桥不能满足日益增长的车流量和荷载等级的要求，应对该桥进行加固改造，方能正常使用。

建议桥梁加固前，应在两桥头设置限重标志。根据设计极限安全系数和现行车辆运行质量，建议标志牌限重为50 t(车货共重)单车通行［5］。

［1］交通部公路科学研究院.公路双曲拱桥上部构造设计计算［M］.2版.北京:人民交通出版社，1983.

［2］谌润水，胡钊芳.公路桥梁荷载试验［M］.北京:人民交通出版社，2003.

［3］孙卓，张俊平.某双曲拱桥静动载试验与分析［J］.铁道建筑，2006(8):1-3.

［4］党立俊.基于荷载试验的某立交桥结构性能评价［J］.石家庄铁道学院学报:自然科学版，2009，22(3):34-37.

［5］雷显勇，胡大琳，陈峰.双曲拱桥加固后荷载试验分析与承载力评定［J］.桥梁结构，2006，7(4):87-90.