兴唐大桥主桥荷载试验研究

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摘 要：为了评价兴唐大桥的结构性能和承载能力,对其进行了结构计算和荷载试验，通过分析与研究,得出该桥满足设计荷载的要求，可以投入正常使用的结论。

关键词：独柱斜塔空间扭面背索斜拉桥，结构计算，荷载试验，评定

中图分类号：TU973+.21文献标识码： A

桥梁概况

兴唐大桥先后跨越滨湖路、京杭大运河，接105国道。桥梁全长1.371km，双福布置。主桥上部结构为独柱斜塔空间扭面背索斜拉桥，墩、塔、梁固结，跨径组成为96m+220m。其中96m边跨主梁为预应力混凝土边箱梁，桥塔采用独柱斜塔，塔高133.147m，预应力混凝土箱梁伸过桥塔10.5m，通过1.5m钢混结合段与钢箱梁连接。斜拉索间距混凝土箱梁侧为4.21m，钢箱梁侧为12m，边跨混凝土箱梁侧为双索面，主跨钢箱梁侧为准单索面。主线桥采用花瓶形薄壁墩，桩柱式桥台，基础采用钻孔灌注桩基础。

静载试验

2.1试验内容

选择试验跨主要控制断面按最不利布载进行静载试验，采取分级加载的方法，测试控制截面在试验荷载下的应变、挠度、索力增量，将测试结果与结构按相应荷载作用下的计算值及有关规范规定值作比较，了解桥梁结构在静力荷载作用下的工作状况。

2.2测试截面及测点布置

应力（应变）测试共设7个截面，挠度测试共设5个断面，采用TDS-303静态测试系统和徕卡DN03精密水准仪进行测试；塔顶位移测点设1个，用全站仪测试。

图1控制断面图（单位：m）

2.3静载试验工况及试验效率

针对本桥的受力特点，利用Midas/Civil有限元软件分别建立了单梁模型和空间模型，计算设计荷载和等效车辆荷载作用下的内力、位移、索力，利用内力计算出静载试验的荷载效率，制定加载方案。设计活载按公路—I级，非机动车荷载按3.0kPa，人群荷载按2.9kPa控制。

本次试验采用30辆单车重为32t的三轴载重货车加载，荷载试验工况和试验效率见表1。

表1 静载试验工况和试验效率系数

注：1. S、Ss单位：弯矩为kN•m、索力增量为KN、位移为cm；

2. Ss— 试验荷载作用下控制截面内力计算值；

3. S — 控制荷载作用下控制截面最不利内力计算值（不计冲击）；

4. (1+μ) — 按规范取用的冲击系数。

2.4静载试验结果

采用了分3级加载的方法，在试验荷载作用下，测试控制截面的实测应变、挠度试验效率系数及索力增量见表2

表2 实测试验效率系数

实测各截面应变和挠度校验系数介于0.75～1.00之间，试验孔强度、刚度满足设计荷载要求。塔顶水平偏位实测最大值均小于计算最大值，说明主塔抗弯刚度满足设计荷载要求。吊杆实测索力增量最大值均小于计算索力增量，说明在试验荷载作用下斜拉索受力正常。

各试验工况加卸载过程中，主梁和主塔主要受力截面均未发现产生新裂缝等异常现象。

动载试验

3.1试验内容

动载试验主要通过对结构进行脉动测试和跑车试验，测试桥梁结构的自振频率、振型、冲击系数等动力特性参数。

3.2测点布置

在主桥主跨的1/8、1/4、3/8、1/2、5/8、3/4、7/8处及边跨（1/4、2/4、3/4）处两侧布有竖向振动测点。

3.3理论振型

利用空间有限元软件Midas/Civil建立动力计算分析模型，计算该桥桥面的竖向自振频率，以便与试验结果进行比较。

图2桥面一阶竖向振型图

图 3桥面二阶竖向振型图

图 4桥面三阶竖向振型图

3.4实测结果

采用DH5922动态信号测试分析系统对大桥进行测试。实测结果见下表。

表3 自振特性检测结果汇总表

表4 冲击系数检测结果汇总表

前三阶主梁振动频率实测值与理论值比较接近，桥梁实际状况与计算吻合较好；且均在2Hz以内，结构为柔性结构。冲击系数测定值均小于理论计算值1.05，结构抗冲击性能较好。

结束语

通过静载试验可知，桥梁结构的应变和挠度实测值与计算值基本相符，控制截面各测点实测值与计算值线性关系良好，卸载后，各测点相对残余值介于0～13.9%之间，桥梁结构处于良好的弹性工作状况。通过动载试验可知，前三阶主梁振动频率实测值均大于理论值，结构整体刚度较大。

综上以上分析可得：试验桥跨满足设计荷载等级（公路—I级，非机动车荷载3.0kPa，人群荷载2.9kPa）的使用要求，可以投入正常使用。

参考文献

[1] 谌润水，胡钊芳。公路桥梁荷载试验[M]。北京：人民交通出版社，2003

[2]张劲泉，王文涛。桥梁检测与加固手册[M]。北京：人民交通出版社，2007