某三跨内倾式钢箱梁拱组合桥荷载试验分析

陈启权

（广东纵横工程检测有限公司，广东 佛山 528000）

1 工程概况

某桥梁桥型布置采用12+107+86=205m预应力混凝土梁拱组合体系，主梁采用单幅结构形式，采用斜腹式单箱八室断面，顶板宽为40.6m，底宽33.6m。按预应力混凝土A类构件设计。设计汽车荷载等级：城-A级［3-4］。

本桥主拱结构为钢箱拱，分大小两个拱，大拱跨度107.95米，矢高32.19米，主拱矢跨比为1/3.35，拱轴线采用2次抛物线和直线拟合，拱肋按1/8角度内倾。小拱跨度76.25米，矢高约22.19米，主拱矢跨比为1/3.44，拱轴线采用2次抛物线和直线拟合，拱肋按1/8角度内倾。主拱两个主拱肋均为钢-混凝土混合结构，拱肋为钢结构，拱座为混凝土结构。拱肋截面为矩形，横向宽度为1.8m，大拱拱截面高度由拱脚处的7.35m变化至拱顶处的2.5m，小拱拱截面高度由拱脚的3.84m变化至拱顶处的2.0m，拱脚、拱脚处顶板和腹板厚为42mm，底板厚30mm。详见图1。

图1 桥型布置图（单位：cm）

2 有限元计算模型

根据桥梁施工图设计文件，采用MIDAS/Civil 2012计算，设计荷载为城-A级，计算模型见图2所示。

图2 桥梁计算模型（MIDAS/Civil）

3 静载试验

3.1 试验工况及加载效率

工况Ⅰ～Ⅶ试验荷载在测试截面处的试验荷载效率如表1所示，表中的数据表明试验荷载效率ηs满足《城市桥梁检测与评定技术规范》 （CJJ/T233-2015）中取值范围为0.85～1.05之间的要求［3］。

表1 试验荷载效率

3.2 测点布置

1）挠度测点布置

本次试验主梁挠度测点沿试验桥跨两侧的支点位置、1/4位置和跨中位置布置，共28个挠度测点，采用精密水准仪进行观测；P1轴横梁挠度测点布置在跨中和靠近支点截面，共3个挠度测点，采用吊百分表进行观测。

2）钢箱拱位移测点布置

钢箱拱位移测点在P1～P2跨1/4、1/2、3/4截面各2个测点，在P2～A3跨1/2截面2个测点。

3）拱脚水平位移测点布置

0、3号台各2个测点。

4）应力（应变）测点布置

A、B、C、G截面各6个测点；D、E、F、H截面各15个测点；I截面1个测点。

3.3 静载试验结果及分析

1）应变试验结果。各工况作用下，主梁、拱肋、横梁（工况Ⅶ下I截面）应变校验系数分别在0.44～0.95之间、0.50～0.88之间和0.65，相对残余应变分别在0～0.18之间、0.12～0.19和0.10，详见表2。

表2 各工况主梁、拱肋应变校验系数与相对残余应变汇总表

2）变形试验结果。各工况作用下，桥面挠度、拱肋变位、拱脚位移校验系数分别在0.61～0.93之间、0.62～0.70之间和0.35～0.45之间，相对残余变形分别在0.16～0.19之间、0.09～0.18和0.12～0.18之间，详见表3。

表3 各工况桥面挠度、拱肋变位、拱脚位移校验系数与相对残余变形汇总表

3）吊杆索力试验结果。各工况Ⅲ、Ⅳ作用下E截面吊杆索力增量校验系数分别为0.82、0.85，相对残余索力增量为0.08、0.05。

4）裂缝检测结果。在整个静载试验过程中，未发现试验桥跨有新增可见裂缝产生。

4 动载试验

4.1 自振特性测试试验

环境随机振动法（脉动法）是指在桥面无任何交通荷载以及桥址附近无规则振源的情况下，通过测定桥梁由风荷载、地脉动、水流等随机激励引起的微幅振动来识别结构自振特性参数的方法［1-3］。测试结果如下表4。

表4 自振特性测试结果

4.2 跑车试验

在30、40和50km/h的跑车试验下，试验桥跨冲击系数分别为1.05、1.08和1.04，阻尼比介于0.90%～1.81%。

4.3 刹车试验

在30、40和50km/h的刹车试验下，试验桥跨阻尼比介于0.66%～0.83%。

5 结语

1）静载试验不同加载工况作用下，各测试截面应变、变形、吊杆索力增量校验系数均小于1.0；各工况卸载后各测试截面的相对残余应变、相对残余变形、相对残余索力增量均小于20%，结构变形规律和应变状态正常，结构强度、刚度及抗裂性满足《城市桥梁检测与评定技术规范》 （CJJ/T233-2015）的要求。

2）试验桥跨实测自振频率均大于理论计算值，表明结构实际整体刚度较好。

3）综合荷载试验检测结果及分析：测试跨桥梁目前工作状况正常，结构强度、刚度以及抗裂性能均符合《城市桥梁检测与评定技术规范》（CJJ/T233-2015）中所规定的各项指标要求。该桥承载能力满足《城市桥梁设计规范》 （CJJ11-2011）中设计荷载（城-A级）的正常使用要求。