某大跨度斜拉桥静载试验及结构状态评定

陈楠CHEN Nan

（辽宁省交通高等专科学校，沈阳110122）

0 引言

为了全面检测斜拉桥的强度、刚度和承载能力并进行综合评定，对该大桥进行静载试验是非常直接而且有效的办法[1]。

1 桥梁概况

某斜拉桥为双塔双索面斜拉桥，跨径为150+150+150+150m，桥梁纵坡为2.5%，竖曲线半径为4000m，桥梁宽度为36m。主梁采用预应力钢筋单箱五室箱形截面，箱梁梁高2.2m，标准截面的箱梁顶板厚度为35cm，底板厚33cm，边腹板厚度为2.35m，中腹板厚度为55m。桥塔外形为A形塔柱，采用普通钢筋混凝土结构，桥面（铺装层）以上高79.45m，为箱形截面，塔柱宽6.0m，厚3.3m。主梁以下塔柱为变截面实心结构，顺桥向尺寸仍为6.0m。桥梁荷载等级为公路I级，结构设计安全等级为一级。图1为跨该斜拉桥结构示意图。

图1 斜拉桥结构示意图

2 静载试验

2.1 测试截面选择 采用大型桥梁结构分析程序桥梁博士对该桥进行了结构静力分析。根据桥梁结构的对称性和测试的方便性，选择该桥1号墩和2号墩之间第二跨作为测试跨，主要测试主梁最大正、负弯矩控制截面在试验荷载作用下的挠度和应变；A塔作为测试塔，主要测试各控制截面在试验荷载作用下的变位。各控制截面测试项目列于表1。

2.2 应力测点布置 根据主梁的构造特点，主梁上应变测点布设在桥主梁内部，主梁传感器埋设断面和具体编号参见图2～图3。

2.3 挠度测点布置 主梁挠度测点主要布设在主梁底面，距离主塔中心68.42m处截面布置5个挠度测点，具体位置如图4所示。

表1 各控制截面测试项目表

图2 主梁应力测试截面测点布置图（距离A塔中心68.42m）

图3 主梁应力测试截面测点布置图（距离A塔中心30.67m）

图4 主梁挠度测试截面测点布置图（距离A塔中心68.42m）

2.4 塔顶变位测点 塔顶设置纵向水平变位测点，主要测试索塔纵桥向偏位，测试仪器采用全站仪。具体位置图5所示。

2.5 索力测试 斜拉索是斜拉桥的主要承力构件之一。恒载作用下斜拉索的索力状态基本反映了整座斜拉桥恒载作用下的内力状态。对于主梁和索塔来说恒载索力可以看作是一种长期作用的外力，如果斜拉桥的实际索力与设计索力不相符合时会引起梁和塔的附加内力。因此，斜拉索的实际恒载索力，以及试验荷载作用下斜拉索的索力与设计索力相比是否发生明显变化，是本次检测的一个重要测试内容。斜拉索力利用频谱法，采用索力仪进行测量。

2.6 加载试验工况和测试内容 在加载时及加载后测试主梁、索塔线型、控制截面应力以及加载区附近斜拉索索力。试验工况和测试内容如下：

工况1：对距A塔中心68.42m处断面按最大正弯矩对称加载，测试各控制断面的应力、变形、位移、索力及主塔偏位，加载效率为98.3%；

工况2：在A塔中心处断面按最大负弯矩对称加载，测试各控制断面的应力、变形、位移、索力及主塔偏位，加载效率为99.1%；

工况3：对距A塔中心30.67m处断面按最大负弯矩对称加载，测试各控制断面的应力、变形、位移、索力及主塔偏位，加载效率为97.9%。

各工况加载示意图见图6~8。

图5 A塔避雷针上靶标安装

图6 工况1车辆加载位置平面布置图

图7 工况2车辆加载位置平面布置图

图8 工况3车辆加载位置平面布置图

3 测试数据分析

3.1 应变数据分析 应变实测数据与计算数据对比分析见表2。

3.2 挠度数据分析 挠度实测数据与计算数据对比分析见表3。

3.3 索力测试 索力测试实测数据与计算数据对比分析见表4。

表2 应变测点实测应变与理论应变的比较

表3 挠度测点实测挠度与理论挠度的比较

表4 实测索力与计算索力的比较

3.4 塔顶偏位

表5 塔顶偏位测试结果

4 结论

①竖向挠度测试：在相当于公路I级的设计荷载的作用下，斜拉桥主梁跨中设计挠度值、实测值均小于规范值（L/500），同时实测值小于理论计算值，说明结构具有一定的整体竖向刚度，并且满足设计与使用的要求。②主塔偏位：在相当于公路I级的设计荷载的作用下，主塔塔顶偏位理论计算值为40.6mm，实测值为38.2mm，说明主塔实际刚度大于理论计算值。③索力测试：在相当于公路I级的设计荷载的作用下，斜拉索力实测值均小于理论值，说明斜拉索受力良好。④应力测试：主梁、主塔测试结果比计算值小，残余应力小，说明结构处于弹性工作状态，且结构在使用荷载下比较安全。

综上所述，经静载试验可知：该在相当于公路I级的试验荷载作用下，结构受力仍处于弹性工作状况，结构实际强度和刚度满足设计及规范要求。

[1]交通部公路科学研究所.大跨径混凝土桥梁的试验方法[M].北京人民交通出版社，1982.

[2]交通运输部公路科学研究院.公路桥梁承载能力评定规程[M].人民交通出版社，2011.

[3]中交公路规划设计院.公路桥涵设计通用规范[M].人民交通出版社，2004.