多跨矮塔斜拉桥静力荷载试验优化研究.pdf

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1、56世界桥梁2017,45(1)多跨矮塔斜拉桥静力荷载试验优化研究王伟1’2。张玉平3。奉龙成1，靳国胜2(1．重庆中设工程设计股份有限公司，重庆400025；2．重庆中检工程质量检测有限公司，重庆400025；3．长沙理工大学土木与建筑学院，湖南长沙410114)摘要：为减少桥梁荷载试验耗时及中断交通时间等，以一座主桥上部结构为(128+3×210+128)m四塔五跨单索面预应力混凝土矮塔斜拉桥为例，结合多跨矮塔斜拉桥结构的受力特点及控制截面影响线的特点，通过考虑内力兼顾挠度猷J；0n载效应，截面影响线的图形相似性

2、及互补性，并适当调整加载车载位，将加载车在顺桥向以控制截面为对称轴进行布置，对桥梁静力荷载试验工况进行了优化。优化后将全桥9个荷载试验工况仅通过3次加载即可全部实现，各控制截面的加载效率均能够满足规范要求，极大地提高了加载车的加载效率，缩短了试验过程的耗时。关键词：矮塔斜拉桥；静载试验；荷载效率；工况优化；载位布置中图分类号：U448．27；U446．1文献标志码：A文章编号：1671—7767(2017)01—0056—051引言矮塔斜拉桥又称为部分斜拉桥，是近几十年发展起来的介于连续刚构桥与普通斜拉桥之间的一种新

3、桥型，具有塔矮、梁高、刚度大等特点[1‘8]。对矮塔斜拉桥进行成桥静力荷载试验不仅可掌握结构的实际工作状态，也可为同类型桥梁结构的研究积累资料。目前大多数文献是针对常规桥梁的荷载试验凹10

4、，对于多塔多跨矮塔斜拉桥的荷载试验研究较少。本文以一座四塔五跨矮塔斜拉桥为例，结合该桥型结构的受力特点及控制截面影响线的特点，即影响线的相似性与互补性，通过考虑内力兼顾挠度的加载效应，并适当调整加载车载位对桥梁静力荷载试验工况进行优化。2桥梁概况某桥主桥上部结构为(128+3×210+128)m四塔五跨单索面预应力混凝土矮塔斜拉桥

5、，采用墩塔梁固结刚构体系，桥面全宽38．3m，主桥结构示意如图1所示。主梁采用C60混凝土，为变高度斜腹板单箱三室宽幅脊梁，梁高从6．8m逐渐变化到3．8m，主梁高度按1．8次抛物线变化，主梁顶板宽38．3m，悬臂长8．15m，两侧设5．15m宽后浇带。斜拉索为声515．2mm、强度为1860MPa的钢绞线，斜拉索单索面双排布置在中央分隔带上，每个桥塔设置16对斜拉索，全桥共计128根，塔上索距0．8m，顺桥向梁上索距为4m。桥塔采用C60混凝土，为独柱式钢筋混凝土结构，截面为八边形；墩身采用C55混凝土，为箱形薄壁

6、结构。承台为圆端形，厚7．0m，采用C30混凝土，每个承台下布置12根直径3．om的钻孔灌注桩基础。桥面采用10cm厚沥青混凝土铺装。设计荷载为公路一I级(双向6车道)，人群荷载为2．5kN／m2。3内力计算与截面选取3．1内力计算采用MIDASCivil建立结构的空间有限元模型，并考虑支座位置与承台及桩基，其中主梁、桥塔及桩基均采用梁单元模拟，斜拉索采用桁架单元模拟，全桥共划分851个节点、782个单元(含128个桁架单元与654个梁单元)。结构自重由程序自动考虑，箱梁横隔板与齿板不考虑刚度贡献仅考虑质量影响，用集

7、中力输入，二期恒载(铺装、栏杆等)用均布荷载考虑，汽车荷载的冲击系数通过输入基频来考虑。按照上述处理后，利用动态规划加载法计算桥梁结构在设计活载作用下的内力包络图(见图2)。3．2截面选取根据图2所示的计算结果并结合参考文献[11]要求，同时考虑需要避开实际桥梁结构中局部加劲(如横隔板等)位置及测点布置的易操作性与合理性，最终选取了如图1所示的中跨跨中最大正弯矩收稿日期：2016—06—2l基金项目：科技部973项目(2015CB057702)；长沙理工大学土木工程优势特色重点学科创新性项目(15ZDXK02)作者简

8、介：王伟(1988一)，男，工程师，2012年毕业于长沙理工大学土木工程专业，工学学士(E—mail：wangweiloving@126．corn)。多跨矮塔斜拉桥静力荷载试验优化研究王伟．张玉平，奉龙成，靳国胜(a)立面图1主桥结构示意型-艇瓢～蒯酬——b隗一剥捌●'峨慨。，；。删蠢肇鳃‰。。图2桥梁结构的内力包络图A—A截面、3号墩墩顶附近主梁最大负弯矩B—B截面、右次边跨跨中最大正弯矩C—C截面、右边跨主梁最大正弯矩D—D截面、3号桥塔底附近最大正弯矩E—E截面以及3号桥塔顶最大纵向位移F—F截面，共计6个截面

9、作为此次静力荷载试验的控制截面。4初步拟定加载车载位静力荷载试验的加载车拟选取总重为350kN的车辆，前轴为70kN，中后轴均为140kN，前中轴距为3．5m，中后轴距为1．5m，加载车荷载采用集中力等效模拟。根据各控制截面的内力影响线采用动态规划加载法对全桥9个工况(即A—A、C—C、D—D控制截面的弯矩与挠度工况；B—B、E—E控制截面的弯