独塔铰支座斜拉桥静荷载试验研究

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇独塔铰支座斜拉桥静荷载试验研究范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘 要：为了研究独塔铰支座斜拉桥的静荷载试验，以团泊新桥为背景，采用理论计算分析与工程实测相结合的方式对独塔铰支座斜拉桥静荷载试验进行了研究。分析了静载试验挠度、应力及索力变化的校验系数，并列出了部分挠度测试结果，可为类似桥梁的静荷载试验提供参考。

关键词：独塔斜拉桥；静荷载试验；校验系数；挠度

中图分类号：TU997文献标识码： A

1 桥梁概况

团泊新桥坐落于天津市静海县团泊新城西区，为跨越独流碱河的特大桥梁工程。采用独柱斜塔空间扭面背索的混合梁斜拉桥,跨径组成为(30+30+138+45)m,其中钢箱梁段长160m。索塔采用独塔铰支座结构，顺桥向处于可转动状态，塔柱采用钢结构形式，向河心侧倾斜18°，索塔高120m，下塔柱13m，采用整体铸钢结构，中塔柱高77m，由3根直径1.2m的钢管组成，上塔柱为桁架式装饰结构。全桥斜拉索18对36根，斜拉索在混凝土箱梁侧间距为3.75m,采用空间扭面背索形式，在钢箱梁侧间距为12m，采用准单索面形式，塔上拉索间距为7m。主梁采用钢混结合梁结构，主跨侧主梁采用钢箱梁结构，前后配跨采用预应力混凝土箱梁结构，全桥箱梁高度为3.5m，主桥总体布置图见图1。

图1 团泊新桥总体布置图（单位：cm）

2 试验模型的建立

采用桥梁计算软件MIDAS 对桥梁结构进行计算，主梁、主塔采用梁单元模拟，斜拉索采用只受拉单元进行模拟。全桥共采用590个梁单元，36个只受拉单元，共608 个节点。桥梁结构模型见图2。

图2有限元分析模型

3 静载试验荷载及测点布置

3.1 试验荷载

本桥设计行车荷载为城―A级，按照等代荷载的方式进行加载。实际加载车辆采用28辆35t的三轴车进行加载。试验前对每辆车进行过磅，质量误差控制在±1t，试验前量取每辆车的轴间距及横向轮间距。

3.2 控制断面选取

（1）主桥主跨最大正弯矩B截面和中塔柱最大变位20截面；

（2）20#墩负弯矩控制C截面；

（3）19#墩负弯矩控制A截面，见图3。

图3 团泊新桥测点布置立面图

3.3测点布置

（1）主梁应变测点：在主梁3个控制断面每个断面布置8个纵桥向应变测点，应变测点布置横断面见图4。

图4 主梁应力测点布置横断面图

（2）主梁竖向位移测点：在每个墩柱墩顶，辅跨跨中及主跨每对拉索对应位置。

图5 主梁挠度测点布置横断面图（单位：cm）

（3）主塔变位：沿中塔柱竖向布置3个塔柱变位测点。

4 试验加载工况及结果分析

4.1 试验工况

各控制断面等效荷载的加载效果，使控制截面的等效荷载效率满足要求。根据控制截面的影响线，进行车辆布置调整，主桥测试最后共划分为4个工况进行，如表1所示。

表1试验加载工况及测试内容

4.2 试验结果分析

根据截面应力、斜拉索拉力、主梁挠度、塔柱变位等测试结果, 本文对桥梁的工作性能和工作状态作了分析和评价。

主塔及主梁变位校验系数

主跨钢箱梁应力变化校验系数

右幅拉索索力变化校验系数

左幅幅拉索索力变化校验系数

图6 主梁挠度、应力，主塔变位及拉索索力变化校验系数

图6给出了主梁、桥塔测点位移，主梁应力和斜拉索索力的校验系数，可见实测值与理论值吻合较好，各主要检测构件的校验系数如下所示：

① 主梁挠度校验系数集中在0.89～1.02之间，其中校验系数在0.95～1.00之间的占62.5%，校验系数在0.90～0.95之间的占25.0%；

② 主梁应力校验系数集中在0.92～1.01之间，其中校验系数在0.95～1.00之间的占87.5%，校验系数在0.90～0.95之间的占9.4%；

③主塔变位校验系数集中在0.81～1.00之间，其中校验系数在0.95～1.00之间的占33.3%，校验系数在0.90～0.95之间的占16.7%，校验系数在0.81～0.90之间的占50.0%；

④ 索力变化校验系数集中在0.91～1.05之间，其中校验系数在0.95～1.00之间的占62.5%，校验系数在1.00～1.05之间的占30.3%。

该桥校验系数比较高，主要原因是：①主桥桥面钢板上直接铺装5.5cm的浇筑式沥青混凝土，铺装对主梁刚度提高影响较小；②防撞护栏采用分段钢护栏，防撞护栏对主梁的整体刚度提高影响较小；③主梁及主塔采用钢结构构件，材料性能比较均匀稳定，通过理论计算可以较精确的模拟；④主梁跨度较小，结构几何非线性不明显。

通过理论计算可以很精确的计算出该桥在试验荷载下的理论计算值，因此在试验荷载作用下理论计算值较精确，与实测值较接近，试验校验系数主要集中0.9～1.0之间。

图7 工况1主梁挠度纵桥向挠度实测值

工况一对称加载作用下，主梁横向挠度实测值

工况二半幅加载作用下，主梁横向挠度实测值

工况二全幅加载作用下，主梁横向挠度实测值

图8 主跨最大位移附近处横向挠度实测值

由图7可以看出，在工况1主梁最大正弯矩对称加载作用下，主梁纵向加载实测挠度值与理论计算值一致，实测值与理论计算值接近。

由图8可以看出，在工况1 对称加载作用下，该桥右幅整体下挠值小于左幅，锚箱两侧最大挠度处左、右幅下挠值相差3.3mm；在工况2偏载半幅加载作用下，左、右两侧对应断面斜率一致，纵向最大挠度断面锚箱两侧存在1.8mm的挠度差；在工况2偏载作用下，右幅偏载作用下，偏载侧下挠倾斜较左幅明显，纵向最大挠度断面处，内外侧挠度差值为2.9mm，左幅内外侧挠度差为0.4mm，整体相比，左幅横桥向刚度较右幅高，由于左右幅钢箱梁在现场进行单独拼装焊接，通过后加横梁将左右幅钢箱梁连接在一起，两幅主梁之间存在一定的差异，出现了加载过程中，同一横断面横向挠度不一致的情况。

5 结语

根据团泊新桥主桥在试验荷载作用下，主桥结构变形、应力和索力等测试结果总体上与计算值吻合较好，应力和变形校验系数大部分集中在0.9～1.0之间，桥梁结构处于弹性工作状态。

从团泊新桥静荷载试验和有限元理论计算结果分析，实测结果与理论计算值吻合较好，对于钢结构斜拉桥理论计算能较准确的反应结构的实际受力状态。