任洪飞 徐亮

摘 要：依据桥梁设计相关规范以及桥梁荷载试验要求，对某斜拉桥进行试验研究，通过分析桥梁结构的应力、应变、挠度、位移等试验结果和数据，对该桥结构安全性能进行评价。试验结果表明：该桥承载能力和工作性能满足规范要求，具备通车使用条件。为同类大跨径斜拉桥的检测提供参考。

关键词：斜拉桥 静载试验 动载试验

中图分类号：U446 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）09（c）-0049-02

1 工程概况

某针形独塔空间异型索面斜拉桥全长268 m，主梁采用钢箱梁+混凝土箱梁结构。该桥主桥为针形独塔空间异型索面斜拉桥，由锚固跨和主跨组成，锚固跨分为锚跨和辅跨，主跨分主孔和辅助孔。上部结构主跨采用钢箱梁结构，锚固跨采用预应力混凝土箱梁结构，钢箱梁总长208 m，混凝土箱梁总长60 m。钢箱梁为上下行分幅布置，两幅箱梁间设有箱型钢横梁，纵向间距为12 m。钢箱梁采用单箱三室断面，顶宽16.5 m，底宽11.5 m。预应力混凝土箱梁锚跨、辅跨分别采用单、双箱多室变宽断面，宽度为35.5 m～45.102 m。钢-混凝土结合段采用承压板方案。该桥设计荷载等级为公路-I级，人群荷载2.875 kN/m2，设计车速为40 km/h。

2 静载试验

2.1 试验原则和准备

静载试验是在桥面上用加载试验车辆来模拟设计荷载检验桥梁结构的强度和刚度是否满足设计要求的一种试验方法[1]。该试验在桥梁结构和环境温度相对稳定的时间段内采用分级加载的方法进行。试验过程中，对所测断面的变化情况须连续观察并实时绘制挠度和应变变化较大的测点的应变与荷载的关系曲线，发现问题及时停止加载，确保桥梁结构处在一个可控的状态。

试验荷载的理论计算采用Midas Civil桥梁计算软件建立空间整体模型进行计算分析。根据计算出的静力试验荷载效率及控制断面的设计弯矩值并考虑加载车辆的特性，此次试验采用16辆四轴载重货车，试验车的轴距、轮距和轴重为中后轴距135 cm；前中轴距380 cm；后轮距190 cm；前轴重11 t；中后轴重26 t。

2.2 测点和加载载位的布置

对桥梁各个桥墩由南向北编号分别为1#～5#，所布置的监测点位置为1-1和1？1⒔孛娣直鹁？#桥墩中心线55.07 m和 65.50 m， 2-2截面距3#桥墩中心线2.75 m、3-3截面距5#桥墩中心线4.95 m。各断面加载载位具体如下：1-1、1？1⒍厦婕釉卦匚磺榭鑫蠓煞腔档雷蟊咴迪蚧档婪较虿荚？距离6#墩47.2 m位置由南向北分3排布载，车辆台数依次为2、3、3，间距为16.8 m；右幅布载情况为以中央分隔带为中心线与左幅对称布载。2-2断面加载载位情况：左幅由非机动车道左边缘向机动车道方向布载，距离5#墩33.2 m处由南向北分4排布载，车辆台数为3、3、3、3，间距为10.95 m；右幅有机动车道右边缘向中央分隔带布载，距离5#墩33.2 m+10.95 m处由南向北分2排布载，车辆台数为2、2，间距为10.95 m。3-3断面加载载位情况：距离3#墩14.95 m由北向南采用车尾相接的方式布载，后轴距相距6.7 m，左幅由机动车道右边缘向中央分隔带方向布载，车辆台数2、2；右幅布载情况是以中央分隔带为中心线与左幅布载对称。

2.3 静载试验结果分析

在主梁主跨和锚固跨最大弯矩截面的试验荷载作用下把实际荷载弹性变位值和理论变位值的比值作为各测点的效应系数。用卸载后达到稳定状态时的实测值和加载后达到稳定状态时的实测值的比值（相对残余变形）来检验结构弹性恢复能力，一般要求该值不大于20%。对最大弯矩截面的挠度进行测量并和理论计算值进行比较来检验桥梁的刚度和整体变形协调性是否满足要求。通过计算和分析主桥主跨钢箱梁和锚固跨预应力混凝土箱梁的应变校验系数、挠度校验系数、应变及挠度相对残余变形均满足规范要求并且锚固跨预应力箱梁梁底混凝土未出现开裂现象，满足全预应力混凝土结构不允许开裂的设计要求。

3 动载试验

3.1 试验原则和方法

在移动车辆荷载和最大静态应力共同作用下，桥梁结构将处于最不利状态[4]。桥梁动载试验是依据不同车速驶过平整桥面时测得的桥跨主梁的动应变、动挠度及冲击系数对桥梁的抗冲击性能进行评价。此次试验选取主跨最大挠度断面及锚固跨产生最大正弯矩断面进行动应变、动挠度测试；在1#墩位置梁底布置水平向位移计，测试主跨主梁在动荷载刹车作用下梁端最大纵向位移量。测试断面分别为1？1ⅰ？-3。

动应变、动挠度采用电阻测量方法。其原理是将所测段面的应变、挠度的变化转变成电阻的变化，然后由动态采集仪进行测量。采集仪器采用DH3817型动静态高速数据采集仪。动载试验时，两辆重约38 t四轴货车以10～40 km/h的速度匀速驶过桥面，记录所有动态测点的应变、挠度时程信号。

3.2 动载试验结果分析

两辆重车以10～40 km/h的车速匀速驶过桥面，测得以不同车速行驶时各测点动应变时程曲线和动挠度时程曲线，通过对时程曲线进行分析，得到各测试断面测点实测最大动应变、最大动挠度及相应冲击系数。由于篇幅所限，仅列出1？1⒍厦嬖诔盗？0km/h下的曲线图，如图1、图2所示。

通过对1？1ⅰ？-3断面应变、挠度动态时程曲线分析，可以得到各测试断面测点实测最大动应变、最大动挠度，根据公式（1）计算相应冲击系数μ 如表1所示。

（1）

由表1可知，主跨1？1⒍厦嬗墒挡舛佣群投Ρ涫背糖叩玫降某寤飨凳∮诎础豆非藕杓仆ㄓ霉娣丁罚↗TG D60-2004）规定所计算的冲击系数0.050；由于锚固跨跨径小，结构刚度大，实测3-3截面冲击系数值偏大符合桥梁结构的实际状态。根据《公路桥梁荷载试验规程》（征求意见稿）规定，冲击系数的计算优先采用动挠度信号计算，由实测动挠度信号计算分析得到主跨及锚固跨最大实测冲击系数为0.015和0.054，实测值基本符合《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）规定所计算的冲击系数0.050。车辆刹车瞬间，主梁梁端最大纵向位移为0.42 mm，主梁梁端未见明显滑移现象。

4 结语

该文对针形独塔空间异型索面斜拉桥的动、静载试验的方法和过程进行了介绍，并进行了试验，得到了相关效应系数、相对残余变形、在不同速度下的挠度和应变冲击系数以及刹车瞬间状态下梁端的位移情况。试验结果表明该桥梁各项试验结果均满足规范要求，该桥的承载能力和工作性能满足设计荷载和使用要求。

参考文献

[1] 张俊平.桥梁检测与维修加固[M].北京：人民交通出版社，2011.

[2] 交通部公路科学研究所，交通部公路局技术处，交通部公路规划设计院.大跨径混凝土桥梁的试验方法[M].北京：人民交通出版社，1982.

[3] 吳建奇，郑晓，张婷婷.桥梁检测中的静载试验研究[J].铁道建筑，2011（2）：42-44.

[4] 余华丽.既有桥梁的检测与评估[D].西南交通大学，2010.