北盘江大桥荷载试验研究

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1、8桥梁检测与加固2009年第1期北盘江大桥荷载试验研究孙连峰，钟继卫，秦金环(中铁大桥局集团武汉桥梁科学研究院有限公司，湖北武汉430034)摘要：沪瑞国道主干线贵州省镇宁至胜境关公路北钢桁加劲梁杆件采用梁单元。结构的约束条件是：盘江大桥是一座主跨为636m的单跨双塔钢桁加劲梁悬索主缆锚固处和塔底为固结，主缆在塔顶主鞍中心处桥。主要介绍桥梁静动力试验结果，结合有限元分析，将试按永不脱离考虑，钢桁加劲梁梁端纵向位移和转角验结果与计算结果及规范值进行比较，评价桥梁现状。均为自由，仅有竖向约束。通过比较分析计算结果关键词：悬索桥

2、；静动力试验；有限元分析；桥梁现状与荷载试验结果，从而判定结构承载能力和工作性能是否满足设计荷载安全运营要求。1概述～北盘江大桥位于贵州省西南部关岭县和晴龙县；交界处，是沪瑞国道主干线贵州省镇宁至胜境关公路上跨越北盘江大峡谷的一座特大型桥梁。桥梁为主跨636m的钢桁加劲梁悬索桥，主缆计算矢跨比图2MIDAS／Ci~l2006整体计算模型示意f／L：-1／lo．5，结构总体布置见图1。胜境关岸1921923静载试验根据结构成桥状态和活载作用下结构的受力状态，确定结构内(应)力控制截面，对各控制截面进行影响线加载，加载车辆为重

3、300kN的三轴载重汽车。应力测点主要布置在钢桁加劲梁(梁端、L／4图1北盘江大桥结构示意跨、跨中)、桥面板(局部加载测点)、桥塔等部位。位桥梁静载试验主要是通过测量桥梁结构在静力移测点有中跨主缆控制点竖向挠度、加劲梁竖向挠荷载作用下各控制截面的应力及结构变形，从而确度、梁端纵向位移及塔顶纵向水平偏位等。另外还定桥梁结构实际工作状态与设计期望值是否相符，测试了部分试验工况下吊索索力。通过计算，确定它是检验桥梁性能及工作状态(如结构的强度、刚主桥静载试验为12个加载工况，加载效率见表1。度)最直接、最有效的办法。动载试验是利

4、用车辆荷篇幅有限，仅列出部分试验及计算结果(表2～载(或环境)激起桥梁结构的振动，然后测定其固有表6，图3)[1]，塔顶水平偏位偏向中跨为正，偏向边频率、阻尼比、振型、动力系数、行车响应等参数，从跨为负；吊点从东到西依次编号；加劲梁梁端位移正而判断桥梁结构的整体动力刚度、行车性能。号表示向东移动，负号表示向西移动。通过分析可看出：钢桁加劲梁挠度测试结果与2静动力分析模型的建立计算值一致，实测挠跨比小于规范限值1／z5o～运用桥梁专用软件MIDAS／Civil2006对桥梁1／300[，表明结构体系抗弯刚度满足设计及规范要空

5、间构模，进行桥梁结构空间有限元静动力计算分求。主缆线形变化合理，实测主缆最大挠度为析，计算时考虑了几何非线性和初应力的影响。单一1．156m。实测塔顶纵向水平偏位与计算值吻合元及节点的划分见图2，全桥共划分为1767个节较好，刚度满足设计要求。梁端纵向位移最大值为点，4889个单元。主缆和吊索采用索单元，桥塔和O．270m，小于计算值。吊索索力和锚跨索股拉力收稿日期：2009—02—19作者简介：孙连峰(1981一)，男，助理工程师，2004年毕业于西南交通大学土木工程专业，工学学士。总第2期北盘江大桥荷载试验研究9实测值

6、与计算值吻合较好。钢桁加劲梁受力状况良表5工况3加劲梁梁端纵向位移实测值与计算值对比In好，上、下弦杆实测应力值与理论计算值吻合良好，表明钢桁加劲梁强度满足设计要求。表1静力试验主要加载工况及加载效率表6钢桁加劲梁应力实测值与计算值对比~／IPa垂16or——表2主缆挠度实测值与计算值对比m图3吊索索力实测值与计算值对比4动载试验北盘江大桥动载试验主要分为2部分，第1部分为脉动试验，测量桥梁结构在环境激励条件下自表3钢桁加劲梁挠度实测值与计算值对比m由振动特性；第2部分为强迫振动试验，测量桥梁结构在试验荷载作用下的动力响应

7、。对结构进行动态特性分析计算，获取结构的固有频率和振型等信息。图4为有限元计算振型。Ca)竖向反对称弯曲振动(0．175Hz)表4工况1实测塔顶纵向水平偏位与计算值对比m位置堕堡垡实测值平均值计算值(b)竖向对称弯曲振动(O．225Hz)图4有限元计算振型北盘江大桥自振频率实测值与计算值Ⅲ见表7。1O桥梁检测与加固2009年第1期表7北盘江大桥自振频率实测值与计算值：八⋯j【lJl＼1．一一。0⋯{一时间／s图6跑车时钢桁加劲梁动应变时程曲线(2)对于大跨度悬索桥，采用现有有限元分析理论建模计算，可以很好地反映桥梁受力状况

8、，特别由表7可知，大桥自振频率实测值与计算值比是在挠度、塔偏计算上精度较高。对于加劲梁为钢较接近，具有较好的吻合性，竖向反对称弯曲基频为桁梁的杆件应力也能得出较为理想的结果，而在梁0．163Hz，大于规范值0．149Hz_3；弯扭频率比为端纵向位移计算上有较大误差，其原因主要是梁端2．7，桥梁动力刚度基