粉房湾长江大桥静载试验研究
2017-09-18
1 概 述
粉房湾长江大桥主跨为（216.5+464+216.5）m双塔双索面斜拉桥。索塔身采用墩塔固结的钢筋混凝土和部分施加预应力的配筋结构。南北塔身结构形式和高度均相同，塔柱全高均为188.30m（承台除外），索塔形式为宝塔型，分为上塔柱（锚索段）、中塔柱、下塔柱。主桥采用桁架和正交异性桥面板组合体系，由464m中跨和两侧对称布置的216.5m边跨组成，边跨与中跨的比值L1/L2=0.467，主桥全长为897 m。桥共设4对竖向支座，分别设置在交界墩及辅助墩顶，竖向支座兼有抵抗部分向上拉力的功能。主桥共设2对横向抗风抗震支座，布置在桥塔下横梁上。拉索布置为扇形双索面，每塔单索面为14根，全桥拉索共4×14×4=224根。斜拉索采用直径为φ7mm高强度低松弛镀锌平行钢丝，纵向标准间距16.0m，横向一侧间距0.8m，两侧中心间距32.8m。主桥在交界墩顶设置1040mm型钢伸缩逢，两个伸缩缝设在钢桁架梁的两端与引桥交接处。
2 测试控制截面、试验工况
2.1测试控制截面
根据结构分析计算结果，在全桥范围内选取共8个测试控制截面：A：主梁跨中；B：与主梁下弦同一高度处主塔横截面；C/ C’：塔顶；D：距主梁南岸梁端150米处；E：距主梁南岸梁端58米处；F：距主梁南岸梁端63米处；G：距主梁南岸梁端212米处；H：距主塔最近拉索。
2.2 试验工况
根据粉房湾长江大桥受力特性和结构分析计算结果，本次静载试验如下所列工况进行测试。工况T1/T2：加载方式采用正载/偏载，测试截面为A、B、C、C’， 测试控制量：主跨跨中截面上边纵梁受压轴力、主跨跨中截面上弦受压轴力、主跨跨中截面下弦受拉轴力、主跨跨中截面竖向挠度、主塔纵桥向弯矩、主塔塔顶水平位移。工况T3/T4：加载方式采用正载/偏载，测试截面为D、E、F，测试控制量：次边跨最大正弯矩处下弦受拉轴力、辅助墩顶最大负弯矩处下弦受压轴力、辅助墩顶最大负弯矩处斜腹杆受压轴力。工况T5/T6：加载方式采用正载/偏载，测试截面为G，测试控制量：主梁下弦最大受压轴力。工况T7/T8：加载方式采用正载/偏载，测试截面为H，测试控制量：距主塔最近拉索索力。
2.3 试验荷载
根据静力试验荷载效率要求及主要控制断面的设计内力计算结果，再考虑加载车辆的特性，选用单车满载总重300kN左右的载重3轴车作加载车辆。本次试验所有正偏载测试工况车辆布置均布置为横向6列，其横向布置与理论计算时相同。
3 试验结果及分析
3.1工况T1/T2测试结果分析
本测试工况主塔位移测点校验系数在0.748～0.867范围内，所有测点校验系数均在《大跨径混凝土桥梁的试验方法》要求范围之内。在本工况荷载作用下，主塔测试截面刚度正常，桥梁整体刚度正常。
本测试工况主梁主要挠度测点校验系数在0.345～0.880范围内，各测点校验系数均在《大跨径混凝土桥梁的试验方法》要求范围之内。在本工况荷载作用下，主桁梁测试截面刚度正常。
本测试工况A截面上游侧上弦底板平均应变校验系数为0.914，A截面下游侧上弦底板平均应变校验系数为0.889，A截面上游侧边梁腹板平均应变校验系数为0.986，A截面下游侧边梁腹板平均应变校验系数为0.972，A截面上游侧下弦底板平均应变校验系数为0.922，A截面下游侧下弦底板平均应变校验系数为0.951，其结果均在《大跨径混凝土桥梁的试验方法》要求范围之内。在本工况荷载作用下，主桁梁测试截面强度正常。
本测试工况B截面南岸下游塔南侧平均应变校验系数为0.684，B截面南岸下游塔北侧平均应变校验系数为0.719，其结果均在《大跨径混凝土桥梁的试验方法》要求范围之内。在本工况荷载作用下，主塔测试截面强度正常。
3.2工况T3/T4测试结果分析
本测试工况主梁主要挠度测点校验系数在0.825～0.857范围内，主要测点校验系数均在《大跨径混凝土桥梁的试验方法》要求范围之内。在本工况荷载作用下，主梁测试截面刚度正常。
本测试工况D截面上游侧下弦底板平均应变校验系数为0.672，D截面下游侧下弦底板平均应变校验系数为0.859，E截面上游侧下弦底板平均应变校验系数为1.026，E截面下游侧下弦底板平均应变校验系数为1.013，F截面上游侧斜腹杆平均应变校验系数为0.819，F截面下游侧斜腹杆平均应变校验系数为0.757，其结果均在《大跨径混凝土桥梁的试验方法》要求范围之内。在本工况荷载作用下，主梁测试截面梁强度正常。
3.3工况T5/T6测试结果分析
本测试工况主梁主要挠度测点校验系数在0.628～1.037范围内，各测点校验系数均在《大跨径混凝土桥梁的试验方法》要求范围之内。在本工况荷载作用下，主梁测试截面刚度正常。
本测试工况G截面上游下弦底板平均应变校验系数为0.987，其结果在《大跨径混凝土桥梁的试验方法》要求范围之内，钢桁梁测试截面处于弹性工作状态。在本工况荷载作用下，主梁测试截面梁强度正常。
3.4工况T7/T8测试结果分析
本测试工况在H截面拉索最大索力增量荷载作用下，下游侧3对测试拉索安全系数在3.1～4.3范围内，满足《公路斜拉桥设计细则》（JTG/T D65-01-2007）对斜拉索安全系数的要求。
4 结 语
（1）在试验荷载作用下，结构实际受力及变形状态与理论计算基本吻合，各测试项目在相应工况下校验系数基本上在0.748～0.867，说明结构的强度和刚度满足设计要求。
（2）在粉房湾长江大桥静力试验的基础上，将试验结果和理论数据进行了比较分析，通过荷载试验检测桥梁结构的实际承载能力、结构刚度是否满足设计要求，了解结构的实际工作状况，为大桥现状做出科学客观的评价，同时也为今后同类型桥梁结构的发展积累经验和数据。
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