高墩大跨铁路刚构桥静动载试验研究

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1、高墩大跨铁路刚构桥静动载试验研究邵贵平，李景成69高墩大跨铁路刚构桥静动载试验研究邵贵平。，李景成。(1．中铁大桥局集团桥科院有限公司，湖北武汉430034；2．桥梁结构安全与健康湖北省重点实验室，湖北武汉430034；3．中交第二公路勘察设计研究院有限公司，湖北武汉430056)摘要：牛角坪双线特大桥主桥结构为(i00+192+100)m预应力混凝土连续刚构，为评定该桥的实际工作状态及使用性能，采用有限元法进行理论计算分析，并通过试验测试该桥在静力荷载作用下各主要截面的应力、变形、支座位移及梁端转角，以及在动力荷载作用下桥梁的动力特性及动力响应等。将实测数据与理论计

2、算值及规范值进行对比分析，结果表明，该桥的强度、刚度及行车响应满足设计及规范要求，具有良好的工作性能。关键词：铁路桥；连续刚构；静载试验；动载试验；有限元法；脱轨系数中图分类号：U448．23；U446文献标志码：A文章编号：i671—7767(20i2)05—0069—041工程概况牛角坪双线特大桥地处川陕交界的大巴山山脉2试验加载工况北部，跨越高山河谷，为襄渝铁路增建二线的高墩大牛角坪双线特大桥荷载试验考虑车辆长度及桥跨桥梁l1]，主桥结构为(i00+192+i00)m预应力梁实际情况，试验采用SS4电力机车与C70重车进混凝土连续刚构(见图I)，主跨192m，主

3、墩高98行加载，作为试验荷载的加载列车均在专门的轨道m。梁体采用单箱单室、变高度、变截面箱梁。中跨衡上进行称重。中部18m梁段和边跨端部13．95m梁段为等高(1)工况1：边跨满载加载。该工况主要针对边段，梁高7．2m；中墩处梁高为13．5m；其余梁段梁跨跨中最大正弯矩、边跨跨中最大挠度、梁端截面的底下缘按一7．2+z／i041．43二次抛物线变化。最大剪力进行加载。加载时机头朝安康方向，机车箱梁顶板宽11．2m，箱宽9．2m，顶板厚62cm，底第一对轮压在距1号墩中心位置3m处，加载列车板厚51～12Ocm，腹板厚6O～120cm。铁路等级：编组为1台SS4电力机车

4、+6节C70重车。I级；设计荷载：中一活载；桥上线路：预留双(2)工况2：中跨满载加载。该工况主要针对中线'。跨跨中最大正弯矩、中跨跨中最大挠度、L／4截面最本文针对高墩大跨刚构铁路桥梁在静力和动力大正弯矩加载。加载时机头朝安康方向，机车第一荷载作用下的结构响应，确定桥梁结构实际工作状对轮压在距2号墩中心2m处，加载列车编组为1态与设计期望值是否相符，并通过实测数据说明该台SS4电力机车+13节C70重车。桥式结构具有良好的使用性能_4]。(3)工况3：边跨、中跨满载加载。该工况主要安康重庆24．i00．i002×24图I牛角坪双线特大桥结构布置示意收稿日期：20iI

5、～I2—13作者简介：邵贵平(1965一)，男，工程师，2011年毕业于中南大学土木工程专业(E—mail：82900069@qq．corn)。70世界桥梁2012，40(5)针对2号墩墩顶截面最大负弯矩、中跨L／4处负弯表1各工况实测应力与计算值对比矩进行加载。加载时机头朝安康方向，机车第一对轮压在距1号墩中心7．5m处，加载列车编组为1台SS4电力机车+19节C70重车。3有限元分析采用MIDASCivil软件建立牛角坪双线特大桥的整体有限元计算模型(见图2)，对其进行静、动力分析。表2各工况实测支座位移、梁端转角与计算值对比安康侧边墩下行侧支座纵向位移／mm安康

6、侧梁端转角／()工况加载加载itgtR加载加载计⋯算值1—1．43—1．41—1．543i3341．02—0．83—0．57—0．93—16—14一】3．63一1．6O一1．872．4718l727．2转角以向中跨方向转动为正。图2整体有限兀模型从实测值与计算值的对比分析可以看出：(1)单元划分。模型中主墩和主梁均采用梁单(1)实测边跨跨中顶板应力平均值最大为元模拟，单元截面按设计图纸给定尺寸和形状确定，一0．56MPa，底板应力平均值最大为0．59MPa，实程序自动进行截面特性计算。计算中考虑了刚构固测中跨跨中顶板应力平均值最大为一0．92MPa，底结处箱梁横隔板的

7、效应，因桩基础对主梁变形及内板应力平均值最大为1．03MPa；实测刚构墩附近顶力影响较小，该模型仅考虑主墩对主梁变形的影响，板应力平均值最大为0．87MPa，底板应力平均值最未考虑桩基础对主梁变形的影响。模型采用空间结大为一1．02MPa；实测值均小于计算值，表明桥梁构，共划分了161个单元，164个节点。抗弯强度满足设计要求。卸载后应力测点的残余应(2)约束条件。边墩支座转动及顺桥向平动无变微小，说明结构处于弹性工作状态。约束，横向与竖向平动采用固定约束I冈4构墩墩顶与(2)实测中跨最大挠度为一16mm，换算到双主梁固结，刚构墩承台底部转动、平动均