向程龙 何 莉

(贵州交通职业技术学院，贵州 贵阳 550008)



大跨度钢管混凝土桁架拱桥静载试验研究

向程龙 何 莉

(贵州交通职业技术学院，贵州 贵阳 550008)

以某大跨度钢管混凝土桁架拱桥为例，详述了钢管混凝土桁架拱桥的静载试验方案，并结合有限元模型的理论计算,对比分析了典型试验荷载工况下主拱变位和控制截面应力状态,结果表明结构的刚度和强度满足设计要求，为该桥的竣工验收和后期运营管养提供了依据。

桁架拱桥，静载试验，应力，挠度

0 引言

钢管混凝土桁架拱桥具有造型优美、钢管骨架刚度大、承载力高、抗震性能优越等特点，在我国得到了广泛的应用和迅速发展，但其受力特性及空间横向分布复杂，成桥后往往需通过荷载试验对桥梁的整体性能和承载能力进行评价，为桥梁竣工验收及后期管养提供依据。

1 工程概况

该桥主桥为上承式钢管混凝土桁架拱。大桥主拱采用变截面悬链线无铰拱，计算跨径268 m，计算矢高53.6 m，矢跨比1/5，拱轴系数m=1.5。拱肋为等宽变高度的空间桁架结构，拱脚截面高度9 m，拱顶截面高度为5 m。两片肋间距12.5 m(中—中)，一片拱肋横向宽度4.5 m。全桥在两片拱肋间设10道X撑、12道横撑，均为空钢管桁架。汽车荷载等级：公路—Ⅰ级、设计车速：80 km/h。大桥总体布置见图1，图2为主拱标准节段断面。

2 计算分析模型

本次试验理论分析采用大型专业有限元软件MIDAS/CIVIL，全桥各构件均采用梁单元进行模拟，主拱的上、下弦杆及与铰相接处斜腹杆采用钢管形—混凝截面，其余腹杆、剪力撑、横撑平联杆等采用钢管截面。拱脚处约束为固定约束，桥面板支座考虑橡胶支座的竖向抗压刚度和剪切刚度来模拟。主桥计算模型如图3所示。

3 测试控制断面及测点布置

根据结构计算分析结果，结合试验桥梁的受力特点，静载试验共布置8个主拱变形测试断面(3，5，7，10，11，14，16，18号立柱对应主拱截面处)，每个测试断面布置两个变形测点，分别位于左、右幅外侧上弦杆处；共布置4个应力测试截面(拱脚，1/4，3/8和拱顶)，每个测试断面布置16个测点，分别位于控制截面上、下弦杆处(如图4所示)。

4 试验工况及测试内容

根据主拱桁架最不利受力原则及代表性原则，以主拱拱脚、1/4，3/8和拱顶为控制截面，并以各控制截面上、下弦杆最大轴力控制加载效率，测试各加载工况下主拱变形及对应加载截面各弦杆应力。为与设计荷载相匹配，试验采用30 t重三轴载重汽车进行加载。试验时按实车计算各轴重，在试验断面影响线上按弦杆轴力等效的原则布载，典型试验工况及测试内容如表1所示。

5 静载试验结果及分析

5.1 变形测试结果及分析

工况1、工况7满载作用下主拱变形测试结果如图5，图6所示。

工况1满载作用下，主拱最大变形实测弹性变形值为15.9 mm，小于规范限值，各测点变形校验系数介于0.75～0.94之间，结构整体刚度大于理论刚度，满足设计要求。卸载后各变形测点相对残余变形介于-9.6%～9.3%之间，小于20%，说明结构处于良好的弹性工作状态。

表1 典型试验工况及测试内容

工况7满载作用下，主拱最大实测弹性变形值为20.4 mm，小于规范限值，满载时测点变形校验系数介于0.78～0.91之间，结构整体刚度大于理论刚度，满足设计要求。卸载后各变形测点相对残余变形介于-12.5%～8.7%之间，小于20%。说明结构处于良好的弹性工作状态。

5.2 应力测试结果及分析

工况1、工况7满载作用下，拱脚截面(A截面)、拱顶截面(D截面)上、下弦杆实测应变值如图7，图8所示。

工况1满载时A截面测点应变校验系数介于0.76～0.92之间，截面的实际强度大于理论强度，结构强度满足设计要求。卸载后A截面主要应变测点的相对残余应变小于20%，结构处于良好的弹性工作状态。上、下弦杆测点的实测应变分布与理论应变分布曲线变化规律一致，结构的横向联系及整体工作性能与设计较接近。

工况7满载时D截面测点应变校验系数介于0.79～0.97之间，截面的实际强度大于理论强度，符合设计要求。卸载后D截面主要应变测点的相对残余应变小于20%，结构处于良好的弹性工作状态。上、下弦杆测点的实测应变分布与理论应变分布曲线变化规律一致，结构的横向联系及整体工作性能与设计较接近。

6 结语

试验桥跨结构经历了荷载效率0.83～1.05的静力试验加载，试验加载过程中未出现异常现象。试验过程中，主拱应力、变形增量的测试结果均在正常范围内，校验系数均小于1，卸载后的残余应变较小，测试结果表明结构强度、刚度满足设计及规范要求，主桥结构处于弹性受力状态，承载能力满足设计要求。

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[2] 武 勇.武汉天兴洲公铁两用长江大桥主桥荷载验收试验研究[J].桥梁建设，2010(1)：11-16.

[3] JTG D60—2004，公路桥涵设计通用规范[S].

[4] JTG/T J21—2011，公路桥梁承载能力评定规程[S].

On static test of large-span steel pipe concrete truss arch bridges

Xiang Chenglong He Li

(GuizhouCommunicationsVocationalCollege,Guiyang550008,China)

Taking some large-span steel pipe concrete truss arch bridge as an example, the paper illustrates the static test scheme for the steel pipe concrete truss arch bridge, compares and analyzes the main arch displacement and controlled section stress status under typical tested loading circumstances by combining with the theoretic calculation of the finite element model, proves by the result that the stiffness and strength can meet the demands of the design, so as to provide some reference for the complete acceptance and operation maintenance in later periods.

truss arch, static test, stress, deflection

1009-6825(2016)18-0182-02

2016-04-13

向程龙(1988- )，男，助理工程师； 何 莉(1989- )，女，讲师

U446.1

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