S14线大跨度钢箱梁悬索桥静载试验

郑肆明

（广东省南粤交通清云高速公路管理中心，广东 肇庆 526253）

静载试验通过桥梁在静力荷载作用下测定桥梁主要控制截面的应力、应变及结构变形等指标，并与设计期望值进行比较，检验桥梁工作性能是否达到设计要求，以此作为工程交工验收的依据，并为桥梁运营健康监测与养护管理提供参考。

一、工程概况

肇云大桥全长1308m，为（202+738）m双跨双塔钢箱梁悬索桥，矢跨比为1：9，主缆横桥向中心间距为31.2m，吊索顺桥向标准间距为15m，桥横断面宽28.5m。桥梁主要控制截面布置见图1，钢箱梁标准横断面见图2。

全桥主梁共65个钢箱梁节段，梁高3m，顶板宽30m，平底板宽24.3m，单节梁长15m。主缆共2根，设通长索股70股，北边跨另设2根背索股。共设置122根吊索。荷载试验时对吊索进行编号：北边跨为N1～N13，中跨为1～48。

图1.桥梁主要控制截面布置图（单位：cm）

图2.钢箱梁标准横断面图

二、静载试验方案

（一）计算参数

桥梁荷载等级为公路-I级，计算跨径为边跨202m、中跨738m，双向六车道，车道横向折减系数0.55，桥梁纵向折减系数0.95，桥梁冲击系数0.05。弹性模量分别为，钢箱梁（Q345）：2.06×105MPa，主缆：2.06×105MPa，吊索：2.06×105MPa，主塔（C50混凝土）：3.45×104MPa。

（二）试验工况

综合考虑在车辆荷载作用下桥梁的结构内力、变形及构造等情况，选取桥梁A-A～I-I9个控制断面、4个工况（偏载、对称加载）进行加载测试。

（三）试验荷载

依据规范要求并结合国内外同类桥梁荷载试验先例以及专家评审意见来确定，清远侧索塔塔顶偏位和索塔弯矩的试验荷载效率控制在0.7左右，其余各控制断面的试验内力、挠度或位移为设计控制内力、挠度或位移的85～105%。

对工况1～工况4进行对称加载试验时，分别采用16、28、40、56辆重为350kN的三轴载重汽车进行加载。各工况车辆荷载布置见图3，要求加载车辆中轴均压在吊索左右吊点连线位置。

图3.加载车辆横向布置图

（四）测试截面及测点布置

1.主梁及主缆变形、主塔纵向位移测点布置

沿主梁纵向在中跨8分点、边跨4分点共布置13个挠度测试断面，在钢箱梁底及主缆上布置棱镜。在主梁挠度测试的关键截面（A-A、G-G及F-F）横向布置5个测点，其余断面布置2个测点。同时，在桥面一般截面左右两侧各布置一个测点，在关键截面桥梁中线上增加一个测点，采用连通管法进行测试。

主缆挠度测试因条件限制，测点沿桥梁纵向布置于中跨8分点、边跨4分点附近的索夹处，共计11个测试断面，主缆测试截面上下游主缆各设置1个测点。同时，在清远侧左右幅主塔塔顶各布置一个塔顶纵向位移测点。

2.吊索索力测量

索力测量采用频率法进行，利用振动测试仪器及分析软件确定每根吊索的自振频率f，然后根据吊索索力与自振频率的关系T=K×f2确定索力，其中K=4ρ×L2，ρ为吊索的线密度，L为吊索的计算长度，且K值由施工监控单位提供。

3.梁端位移测点布置

在云浮侧上下游分别布置拉绳式位移计。

4.应变测点布置

在主梁控制截面A-A、B-B、F-F和G-G及主塔控制截面D-D上均布置应变测点，使用电阻应变片和DH3819型静态应变数据采集系统对各截面的应力（应变）进行监测。

5.锚跨索股张力测点布置

表1.静载试验项目测试表

表2.试验评价指标计算综合表

在对工况4进行荷载试验的作用下，对云浮侧上下游锚跨索股张力进行量测。

三、试验结果分析

静载试验工况1、2、3、4的试验环境为：由于昼夜温差变化不大，箱外气温为18～24.0℃，风速为0.3～5.8m/s。本次荷载试验各评价指标综合计算结果见表2所示。

四、结语

云浮侧梁端位移校验系数为0.697，略小于《试验规程》第5.7.8条关于钢桥挠度校验系数常值范围0.75～1.00的下限值，说明结构安全储备高；其它指标的校验系数介于0.885～0.993之间，满足《试验规程》的要求，结构性能满足设计要求。

各试验工况控制截面的相对残余变形（或应变）介于-12.6～10.3%之间，均满足《试验规程》第5.7.8条关于主要控制测点的相对残余变形（或应变）不宜大于20%的要求。

本次试验结果可作为桥梁运营健康监测与养护管理参考，并为同类型工程建设提供一定的借鉴意义。