某双塔双索面矮塔斜拉桥荷载试验研究.pdf

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1、一s一⋯一s◎某双塔双索面矮塔斜拉桥荷载试验研究白金超[上海市市政规划设计研究院，上海200031]摘要：矮塔斜拉桥具有受力合理、造型优美、经济指标良好等特点，发展前景广阔。以某双塔双索面矮塔斜拉桥为背景，通过静动载试验等方式，对桥梁力学性能进行验证分析，试验内容包括：主梁挠度、索塔变形、结构应变、拉索索力、冲击系数、自振特性等。试验结果表明：该桥目前的实际承载能力满足拟拓宽改造的需要。关键词：矮塔斜拉桥；静载试验；动载试验；承载能力0引言矮塔斜拉桥是一种组合结构体系，以梁的受弯、受压和索的受拉来共同承受竖向荷载，其

2、力学性能介于连续梁桥和斜拉桥之间。矮塔斜拉桥因其刚柔相济的结构特性和索梁配合的受力模式，以及良好的景观效果和特定跨径领域较好的经济指标，而具有良好的发展空间n屯]。矮塔斜拉桥结构受力相对较为复杂，理论计算模型与结构实际受力状况之间往往存在一定的偏差。尤其对于在役桥梁，在结构健康状况不详的条件下，荷载试验是检验结构工作状态和实际承载能力最直接、有效的方法。通过现场加载试验及对试验数据和现象的合理分析，对实际结构作出总体评价，为桥梁的养护、维修、改造等提供技术依据[3。5]。本文以某双塔双索面矮塔斜拉桥为工程背景，结合该

3、桥拓宽改造，通过荷载试验，验证桥梁承载能力能否满足改造后的安全承载需求，并为同类桥梁的检测评估、荷载试验提供参考。1工程概况某双塔双索面矮塔斜拉桥建成于2007年，为双塔双索面部分斜拉桥，采用塔梁固结、塔墩分离的结构形式；跨径布置为(42．8+83+42．8)m，桥宽32．8m，桥梁设计荷载为：汽车荷载城一A级，人群荷载4kN／m2。塔柱采用C50混凝土，矩形断面，主梁以上塔高11．37rn，塔顶拉索有效高9．37m。主梁为变截面预应力混凝土箱梁，采用C55混凝土，单箱五室断面，中支点处梁高3．5m，边支点及中跨跨中

4、梁高1．5m。拉收稿日期：2017—06-27索采用55×7咖5mm钢绞线，每个索塔布置三对斜拉索，其中l#索为全桥通长索，2#、3#索为半桥侧通长索。拉索的梁上间距为10m，塔上间距为0．9m。桥墩为实体墩，桥台为轻型桥台，墩台基础采用钻孔灌注桩。该桥原横桥向布置为2．9m(人行道+护栏)+3．2m(非机动车道)+2．3m(索塔区)+16m(机动车道)+2．3m(索塔区)+3．2m(非机动车道)+2．9m(人行道+护栏)。现根据城市发展需要，该桥车道布置拟由四车道调整为六车道，需压缩现有人行道，将原非机动车道改造为

5、机动车道。该桥立面及调整前后的横断面布置如图1及图2所示。142㈣83(㈣420()0羔——：一一——’{罐釜毒：≤辩；8[===jA掣匀c8图1桥梁立面布置图(单位：cm)道韭双艟后便呵圆干p亘3』80回／勤1J00捌。425185]机动车道＼1机动车道1会1改造前横断面布置3j80图2桥梁横断面布置图(单位：cm)No．32017上冯么娩51◎s一⋯一s一2静载试验方案2．1结构分析及控制截面为确定静载试验内容及方法，采用有限元分析程序MidasCivil建立桥梁三维空间有限元模型，大桥的索塔、主梁采用空间梁单元

6、模拟，斜拉索用桁架单元模拟；边界条件、材料及截面参数根据竣工资料和相关规范确定。按照拟调整的车道布置方式在模型上施加标准设计活载，分析结构在活载作用下的最不利部位。根据计算结果，确定了4个主要内力控制截面，其中A—A截面位于主梁的主跨跨中，B—B截面位于主梁的主墩顶附近，C—C截面位于主梁边跨跨中附近，D—D截面位于索塔根部。2．2试验工况与加载效率静载试验选用总重350kN的三轴卡车进行等效加载，对各控制断面按改建后的最不利控制内力及静载试验荷载效率要求进行等效加载。该桥地处交通节点，试验时间有限，为此对加载工况进

7、行适当合并，通过调整加载车辆位置和间距，使一个加载位置同时满足多个试验项目的加载效率要求，兼顾多个试验项目。经试验工况优化，最终确定4个加载工况，工况1针对A—A截面最大正弯矩、B—B截面最大负弯矩及塔顶最大纵向位移进行加载；工况2针对C—C截面最大正弯矩及塔底D—D截面最大弯矩进行加载；工况3和工况4为对应前两个工况的偏载加载；各工况视具体情况进行分级加载。工况优化合并后，各加载控制量的加载效率在0．96～1．04之间，具体见表1，均满足试验规范[6]及本项目要求。襄l静载试验加载效率加载控制量设计效应试验效应荷载

8、效率1主粱中跨跨中断面正弯矩／kN·m173517701．02主粱边跨跨中附近断面负弯矩／kN·m——1937——1924O．99主粱中墩墩顶断面负弯矩／kN·In——1504——15411．02塔顶纵向位移／mm9．99．50．96主塔塔底断面纵桥向弯矩／kN·m4905121．042．3测点布置与测试方法2．3．1变形测试结构变形测试包括：