胡家沟1号大桥主桥静载试验与分析

摘要：胡家沟1号大桥位于张家口至涿州高速公路张家口段上，全长577米，2012年11月竣工。主桥为（45+3×80+45）米的预应力混凝土变截面连续刚构桥，该桥为大跨径特殊结构桥梁，应业主要求进行荷载试验，并将试验结果作为对桥梁承载能力、技术状况与工程质量进行综合评价的重要依据。本文介绍了该桥主桥静载试验情况，通过实测值与理论值进行分析对比，表明该桥承载能力满足设计要求。

关键词：连续刚构桥荷载试验特殊结构承载能力工程质量

中图分类号：F253文献标识码： A

1、工程概况

胡家沟1号大桥位于张家口至涿州高速公路张家口段上，桥梁中心桩号为K66+725，起点桩号为K66+436.5，终点桩号为K67+013.5，全长577米，跨径组合为5×30+（45+3×80+45）+3×30米，桥梁跨越胡家沟附近山间的凹地。主桥为（45+3×80+45）米的预应力混凝土变截面连续刚构，引桥为30米装配式预应力混凝土T梁。下部结构主桥桥墩采用双肢实心墩，引桥采用桩柱式墩、空心薄壁墩，桥台采用柱式桥台，墩台基础均采用桩基础。

该桥为大跨径特殊结构桥梁，依据有关规范和规定应进行荷载试验，并将试验结果作为对桥梁承载能力、技术状况与工程质量进行综合评价的重要依据

2、试验内容及荷载工况

2.1试验内容

根据该桥梁结构的特点以及实桥检查，确定测试第6~8跨跨中断面，8跨L/4断面，7#墩顶断面。各测试断面具体布置如图1所示。

图1胡家沟1号大桥测试断面图（单位：cm）

具体的测试项目有：(1)6跨1-1截面处应变；(2)7跨截面2-2处应变；(3)8跨中截面3-3应变；(4)8跨L/4截面4-4应变；(5)7#墩顶截面5-5顶板应变；(6)6~8跨4等分点在各工况荷载作用下的挠度。

2.2荷载试验工况

根据桥梁结构形式，采用结构有限元分析软件Midas/Civil对结构进行弹性阶段分析，本次试验按设计荷载公路-I级为控制荷载，通过计算确定对称加载及偏心加载工况，以2车道控制计算全截面控制内力。利用弯矩等效的原理，计算出设计标准荷载的等代荷载，利用5辆单车总重约为500kN的三轴载重汽车队加载，桥跨各控制截面在活载、拟定试验荷载下的内力和试验效率见表1。

表1胡家沟1号大桥静载试验荷载效率

说明：

1、按公路-Ⅰ级设计标准计算，控制荷载和试验荷载均为全截面内力值，内力计算时考虑了活载冲击效应。

2、内力计算时考虑横向折减系数，横向折减系数为0.78。

3、试验荷载效率η为各工况满载时的试验荷载效应与验算荷载效应之比。

考虑到该桥为整体箱梁，加载采用对称加载方式，静载试验共有5种加载位置，包括第6、7、8孔最大正弯矩最不利加载位置及7号墩顶最大负弯矩最不利加载位置。

2.3测点设置

结合胡家沟1号大桥主桥的结构形式,在桥主梁两侧中轴线按边跨4等分点、次边跨4等分点、中跨4等分点布点,其中在截面1~5各加布3个测点,全桥共设31个挠度测点(如图2所示)。采用精密水准仪测量。通过对这些挠度测点的测量，可获得在试验荷载作用下,沿桥跨纵向和横向挠度的分布变化。

该桥应变测点的布置为截面1~4腹板和底板均布置5个测点，在截面5位置腹板靠上位置布设3个测点，全桥共设置43个应变测点(如图2所示)。

图2各测试断面应变和挠度测点布置图（单位：cm）

3建立仿真分析模型

考虑到该桥结构形式的复杂性,利用结构有限元分析软件Midas/Civil对该桥静载试验加载进行了模拟，并计算出了相应的理论挠度和应力值。

4试验结果分析

4．1挠度

各工况下最大实测挠度及相应的理论挠度值见表2,无论是沿桥纵向或是横向，实测挠度值除局部点外均稍小于理论值,实测的挠度曲线与理论计算挠度曲线基本一致,挠度校验系数均介于0.67~0.83之间,相对残余挠度均小于0.2。试验检测的数据表明:该桥在试验荷载作用下, 结构基本处于弹性工作范围,具有一定的安全储备,且具有较好的变形恢复性能。

表2实测挠度与理论挠度对比表(单位:mm)

可以看出,按照空间有限元模型计算出来的3截面横向挠度变化曲线与实测情况更为吻合,说明利用空间实体有限元来模拟该桥更符合实际情况。

4．2应变

梁底测点号从小里程向大里程方向从左至右依次编号1~5#，腹板从上到下依次编号1~5#，实测值及其与理论值的比较见表3(限于篇幅,仅给出工况3时的情况)。从表3可知,在试验荷载工况下,各控制截面实测应力与理论应变较接近,底板实测应力校验系数介于0.54~0.77之间,腹板实测应力校验介于0.37~0.81之间,相对残余应变均小于0.2,满足有关要求。

实测值线型与理论值基本吻合，且校验系数均小于1，这也反映出在试验荷载作用下,截面处于弹性工作阶段。

表3工况3下实测应力与理论应力对比表

5结论与建议

本桥荷载试验确定的荷载效率系数均在（0.95～1.05）范围内，其试验结果能够反映结构现有的技术状态。胡家沟1号大桥的实测挠度与应变的校验系数均小于1,实测的桥梁纵向挠度分布曲线和各主梁应变横向分布曲线均与理论计算曲线一致,实测数据满足《公路桥梁承载能力检测评定规程》（JTG/T J21-2011）的要求。通过分析,该桥梁结构在试验荷载作用下基本处于弹性工作范围,承载能力满足桥梁设计荷载公路-I级的要求。

参考文献:

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