基于荷载试验的漠阳江特大桥承载能力评定

刘文海 张 鹏 赵 展 肖金辉 乔升访

（1.广州建设工程质量安全检测中心有限公司，广东 广州 510440；2.广州建筑股份有限公司，广东 广州 510030）

我国经济建设的高速发展带动了交通物流的飞速发展。桥梁在交通运输环节有重要的作用，桥梁运营的安全性日益受到人们的关注。桥梁荷载试验是一种验证桥梁安全性的科学有效办法，我国现阶段也颁布了一系列的相关规范和标准[1-5]，用于指导相关工作。大量工程技术研究人员从事相关研究工作，并取得了丰硕成果，例如在预制装配式T梁桥[6-7]、石拱桥[8]、临时钢栈桥[9]、钢纤维混凝土桥[10]、钢-UHPC桥梁[11]、斜拉桥[12-15]以及拱桥[16-17]等桥型中运用，均取得了良好的效果。本文针对连续刚构桥利用荷载试验评定桥梁的整体性能，为桥梁的验收运营提供翔实的资料，也为同类型桥梁的评定提供有益借鉴。

1 工程概况

漠阳江特大桥主桥跨径布置为88 m+152 m+88 m变截面连续刚构桥，桥梁左右幅分幅布置、单向三车道。主墩采用双壁墩，单幅桥横桥向墩宽和箱梁一致，为8.75 m。主桥箱梁混凝土强度等级为C60。薄壁墩为C40，承台为C30，支座采用盆式支座。汽车荷载为城-A级。引桥采用桥面连续结构预制小箱梁。引桥桥面横向布置为15.25 m（桥宽）=0.5 m（防撞栏）+11.25 m（机动车道）+3.5 m（人行道及非机动车道）。汽车荷载为城-A级。

漠阳江特大桥概貌如图1所示。

图1 漠阳江特大桥概貌

2 计算模型

按照设计文件，左幅主桥（13#～16#轴）为变截面连续刚构桥，设计荷载为城市-A级，设计时速60 km/h。主桥主梁采用C60混凝土，薄壁墩采用C40混凝土，支座采用盆式支座。桥梁由本次测试轴跨为88 m+152 m+88 m跨。根据相关设计文件，通过Midas/Civil建立各测试跨桥梁模型。

桥梁Midas/Civil计算模型如图2所示。

图2 桥梁Midas/Civil计算模型

桥梁控制加载截面如图3所示。

图3 桥梁控制加载截面（单位：cm）

3 静载试验

本试验为验收性荷载试验，根据《公路桥梁荷载试验规程》（JTG/T J21-01—2015）[2]的要求，桥梁的静力试验按荷载效率η来确定试验的最大荷载，η取值范围在0.85～1.05之间。

静力荷载效率η的计算公式为：

式中：St——试验荷载作用下，检测部位变形或内力的计算值；Sd——设计标准荷载作用下，检测部位变形或内力的计算值；1+μ——设计取用的动力系数。

桥梁荷载试验各控制截面荷载效应（弯矩）如表1所示。

表1 各控制截面荷载效应（弯矩）

本文以中跨跨中最大正弯矩工况（工况二）为例说明漠阳江特大桥的承载能力状况。

工况二桥梁主要测点实际变形情况如表2所示。

表2 工况二桥梁主要测点变形情况

工况二B-B截面应变情况如表3所示。

表3 工况二B-B截面应变情况

桥梁挠度校验系数介于0.69～0.74之间，均小于1，表明桥梁主梁上部结构处于弹性阶段，整体性能较好。跨中B-B截面应变校验系数介于0.71～0.76之间，均小于1，满足规范要求，且桥梁跨中截面处于弹性阶段，安全冗余量较大，整体性能较好，满足设计荷载等级的使用要求。

各级荷载作用下桥梁实测挠度曲线如图4所示，B-B截面应变实测曲线如图5所示。

图4 各级荷载作用下桥梁实测挠度曲线

图5 各级荷载作用下B-B截面实测应变曲线

4 脉动试验

Midas/Civil软件模拟得出桥梁竖向第一阶振型频率为1.292 Hz。

桥梁竖向第一阶模态及频率如图6所示。

图6 竖向第一阶模态及频率

桥梁不受车辆荷载作用时，桥梁会受到风荷载、水流、大地脉动等随机荷载的激励，桥跨结构会产生微幅振动响应。通过测试桥跨结构的振动响应，经频谱分析得出桥跨结构的自振频率。

桥梁脉动频谱如图7所示。

图7 桥梁脉动试验频谱

桥跨结构竖向第一阶频率为1.367 Hz，测试结果略大于理论值，说明桥梁刚度满足设计要求。

5 结语

通过桥梁模态试验与理论分析对比可知，桥梁静力性能良好，主桥构件处于弹性阶段，满足设计荷载的使用要求；桥梁实测基频大于理论值，表明漠阳江特大桥主桥整体刚度优于设计值，大桥整体性能良好。