鄂东长江大桥荷载试验实例

1鄂东长长江大大桥荷荷载试试验实实例2目录第一部部分总总则则第二部部分桥桥梁梁状态态测量量结果果第三部部分静静载载试验验测试试结果果第四部部分动动载载试验验测试试结果果第五部部分结结论论3总则工程概概况湖北鄂鄂东长长江公公路大大桥位置：：长江江水道道中游游，黄石长长江大大桥上上游约约1.3km；桥梁总总长：：6.3km；主跨跨跨径：：926m；桥面净净宽：：33m；车道：：双向向6车道；；设计车车速：：100km/h。4总则主桥为为（3×67.5+72.5+926+72.5+3××67.5）m九跨连连续半半飘浮浮体系系的双双塔双双索面面混合合梁斜斜拉桥桥。5总则工程概概况2010年8月16日提交交了包包含试试验加加载轮轮位的的鄂东东大桥桥动静静载试试验实实施细细则，，并顺顺利通通过专专家组组评审审；于2010年8月25日～9月10日期间间对大大桥的的主桥桥及南南北滩滩桥进进行成成桥状状态测测量和和外观观普查查；2010年9月4日～9月8日，顺顺利完完成了了大桥桥静动动载试试验2010年10月中旬，提交了了正式式试验验报告告。6总则显著的的几何何非线线性；温度效效应复复杂；钢砼结结合段段正交异异性板板主塔较较高振动复复杂大跨度度钢混混凝土土混合合梁斜斜拉桥桥难点理论分分析难难度大大试验工作量量大组织工工作复复杂安全质质量控控制高温影影响主桥结结构特特点及及难点点7检验承载能能力、工作状状态、可靠性性；强度及及刚度度评价价，提提供验验收、评定、、管养依据据；测试结构工工作状状态，，检验验其是是否符符合要要求；探索特大桥受受力规规律，，积累桥桥梁实践资资料；了解结构动力性性能，，确定定运营营条件件、注意事事项；检验施施工质质量，，提供供的运运营和和养护护依据据；提供桥梁运运营健健康监监测的的初始状态和基础础数据据总则试验目目的8总则试验依依据1）湖北北鄂东东长江江公路路大桥桥设计计图纸纸2）《公公路钢钢筋混混凝土土与预预应力力混凝凝土桥桥涵设设计规规范》》（JTGD62-2004）3）《公公路工工程技技术标标准》》（JTGB01-2003）4）《公公路桥桥涵设设计通通用规规范》》（JTGD60—2004）5）《公公路工工程质质量检检验评评定标标准》》（JTGF80/1——2004）6）《公公路斜斜拉桥桥设计计规范范》（（JT/T4-2004）7）《大大跨径径混凝凝土桥桥梁的的试验验方法法》（（1982）8）国家家现行行的其其他桥桥涵工工程试试验标标准、、规范范、规规程9）业主主审批批及专家家评审审通过过的荷荷载试验验细则9第二部部分桥桥梁梁状态态测量量外观检检测主桥恒恒载线线形恒载索索力测测试桥梁状状态测测量10桥梁状状态测测量外观检检测斜拉索索外观观；混凝土土梁外外观；；主塔外外观；；钢箱梁梁及钢钢混凝凝土结结合段段外观观；桥面铺铺装层层外观观。主体结结构附属结结构支座；；伸缩缝缝；桥面系系附属设设施。。方法法资料收收集；；肉眼观观测，，照片片收集集；仪器测测量，，数据据收集集。11桥梁状状况测测量主桥总体良良好。。侧钢钢混结结合段段附近近钢箱箱梁内内部有有水渍渍，底底板表表面轻轻微锈锈蚀。。钢箱梁梁混凝土土箱梁总体完完好。。钢混混结合合段附附近的的箱梁梁内部部存在在积水水，并并有少少量杂杂物。。检查查及荷荷载试试验过过程中中，边边跨混混凝土土箱梁梁未见见结构构性裂裂缝。。钢混结结合段段表观整整体较较为完完好，，内有有少量量杂物物。斜拉索索斜拉索索PE护套、、锚头头等均均较为为完好好。斜斜拉索索外置置式阻阻尼器器外观观良好好。支座和和伸缩缝缝状况良良好，，工作作性能能正常常。桥面系系及附属设设施外观良良好，，工作作性能能正常常。12恒载线线形桥梁状状况测测量主梁线线形测测点与与监控控基本本一致致：测测点横横向布布置在在上下下游侧侧防撞撞护栏栏的路路沿石石顶面面；边边跨线线形测测点纵纵向间间距为为拉索索梁端端标准准间距距7.5m，主跨跨线形形测点点纵向向间距距为拉拉索梁梁端标标准间间距为为15m。主桥13主桥从测量量结果果可以以看出出，主主桥恒恒载线线形总总体上上较为为光滑滑平顺顺。主桥桥桥面设设计高高程标标记点点处的的恒载载线形形图测量仪仪器：：水准准仪、、全站站仪；；测量时时间：：2010年9月8日下午午16:00～18:30；测量气气温：：26℃℃～28℃℃；测量风风力：：微风风（≤≤3级），，无持持续风风向。。桥梁状状况测测量14恒载索索力桥梁状状况测测量恒载总总索力力与二二恒铺铺装后后理论论恒载载总索索力的的差值值约为为-2.2%，实测测索力力与理理论值值相比比总体体上略略为偏偏小。。上游侧侧总索索力与与下游游侧总总索力力的比比值为为99.74%,上下游游侧索索力总总体偏偏差不不大。。根据《鄂东长长江公公路大大桥主主桥主主梁及及拉索索施工工控制制手册册》，本次次测试试的90%以上斜斜拉索索实测测索力力满足足该文文件的的索力力控制制精度度要求求，成成桥索索力控控制较较好。。例例15第三部部分静静载试试验测测试测试内内容加载方方法主桥应应力测测试静载试试验测测试主桥温温度测测试有限元元计算算试验结结果及及举例例16静载试试验测测试测试内内容主梁关关键截截面；；主塔关关键截截面；；结构局局部（（结合合段、、钢锚锚箱；；斜拉索索索力力；应力及及索力力位移主塔空空间位位置；；梁体挠挠度；；支座位位移梁端转转角其它裂缝观观测（（既有有变化化、新新出现现查找找；））温度场场测量量（索索、梁梁、塔塔、环环境温温度））；风速、、风向向。17静载试试验测测试位移测测试专专利技技术液-气耦合合压差差数字字式桥桥梁挠挠度仪仪18静载试试验测测试加载方方法基本原原则：：静载试试验采采用300kN载重等效加加载，根据据设计计标准准活荷荷载产产生的的某工工况下下的最最不利利效应应值按按下式式所定定原则则等效效换算算确定等等效加加载荷荷载效效应：：静载试试验的的现场场加载载19静载试试验测测试加载方方法试载荷荷载参参数：：三轴载载重汽汽车轴轴重、、轴距距及平平面布布置如下试验加加载规规定：：车辆重重称、、停放放、预预加载载、分分级、、环境境温度度、监监控、、持荷荷时间间、终终止加加载等等20静载试试验测测试加载方方法6159.6238.4298.0-2.06259.4240.4299.8-0.26361.4239.8301.31.36458.5241.5300.00.06558.8242.8301.61.6单辆加载车最大偏差（kN）4.5单辆加载车最小偏差（kN）-5.2偏差合计（kN）-34.7单辆载重车的平均重量（kN）299.521主桥应应力测测试应力测测试截截面布布置图图静载试试验测测试22典型截面应力布置主桥应应力测测试静载试试验测测试23正交异异性板板局部部应力力布置图图（4-4截面））主桥应应力测测试静载试试验测测试24钢混结结合段段局部部应力力测点点布置置主塔钢钢锚箱箱局部部应力力测点点布置置主桥应应力测测试静载试试验测测试25测试仪仪器：：挠度度测试试仪、、测量量机器器人、、电子子百分分表、、倾角角仪主桥位位移测测试静载试试验测测试26主桥温温度测测试测温元元件：结构温温度自自动记记录体体、环环境温温度挠挠度计计自带带静载试试验测测试27主桥整整体计计算模模型主桥活活载弯弯矩包包络图图VonMises应力分分布计算软软件：：ANSYS和MIDAS/CIVIL；计算内容：：确定定各桥的轴力、、弯矩矩、剪剪力、、应力力及位位移的的包络络图，，确定定受力复复杂的的截面面和部部位作作为测测试控控制截截面。。有限元元计算算静载试试验测测试28试验结结果及及举例例试验荷荷载作作用下下，主主桥混混凝土土箱梁梁各试试断面面的实实测应应力增增量在在-3.0MPa～+1.1MPa，钢箱箱梁实实测应应力增增量在在-23.1MPa～+51.2MPa之间，，应力力测试试结果果均在在正常常范围围内。。主梁各各测试试断面面的应应力校校验系系数在在0.31～0.98之间，，北塔塔上塔塔柱根根部截截面校校验系系数在在0.65～0.90之间，，主桥桥各测测试断断面的的应力力校验验系数数均小小于1。测试结结果表表明主主桥结结构承承载力力满足足设计计要求求。卸卸载后后的残残余应应变较较小，，测试试结构构处于于弹性性受力力状态态。各各测试试部位位的受受力均均满足足设计计和规规范要要求。。主梁应应力例：工况6静载试试验测测试29钢混结结合段段应力力在试验验荷载载作用用下，，钢混混结合合段附附近混混凝土土箱梁梁及钢钢箱梁梁截面面的实实测应应力水水平和和校验验系数数较其其它测测试截截面没没有明明显的的变化化，钢钢混结结合段段加劲劲肋上上沿纵纵向布布置测测点的的应力力值变变化较较为均均匀，，表明主主梁在在钢混混结合合段处处的内内力传传递总总体上上较为为平顺顺。例：工况3钢混结结合段段处弯弯矩影影响线线静载试试验测测试30正交异异性板板及横横隔板板应力力中跨L/4处钢箱箱梁截截面的的正交交异性性板各各单向向应力力测点点实测测应力力在-20.6MPa～33.6MPa之间。。横隔隔板在在钢箱箱梁顶顶板U肋过焊焊孔应应变花花换算算最大大主拉拉应力力为41.1MPa，最大大主压压应力力为-13.3MPa。由试试验荷荷载引引起的的拉应应力幅幅值总总体较较小，，小于于铁路路桥梁梁钢结结构设设计规规范60.2MPa的最小小疲劳劳应力力幅值值。例：工况4主跨1/4处弯矩矩影响响线主跨1/4跨中位位移影影响线线静载试试验测测试31与足尺尺模型型的应应力对对比实桥荷荷载试试验的的纵向向应力力测试试值与与模型型试验验单向向应力力测点点的比比值在在0.52～0.95之间，，主拉拉应力力的比比值在在0.93～0.99之间，，主压压应力力的比比值在在0.57～0.90之间。。与之之前进进行的的单节节段足足尺索索塔锚锚固区区模型型试验验结果果相比比，在在相同同的索索力增增量下下，实实桥的的应力力测试试值总总体上上相对对偏小小。静载试试验测测试32挠度在相应应试验验荷载载作用用下，，主梁梁各关关键测测点实实测挠挠度的的校验验系数数在0.42～0.99之间，，校验验系数数均小小于1。主梁梁的挠挠度线线形与与理论论计算算结果果总体体上吻吻合较较好。。实测测结果果表明明主桥桥结构构竖向向整体体刚度度满足足设计计要求求。例：工况6工况介介绍见见应力力测试试静载试试验测测试33挠度在工况况6试验荷荷载作作用下下，中中跨跨跨中实实测竖竖向挠挠度为为-495mm（挠度度向下下为负负），，理论论计算算值为为-500.4mm（挠度度向下下为负负），，校验验系数数为0.98。试验荷荷载作用用下，中中跨挠度度测点的的校验系系数在0.83～0.98之间，主主梁抗弯弯刚度满满足设计计要求。。静载试验验测试34在工况10（北塔塔塔顶最大大纵向偏偏位）试试验荷载载作用下下，北塔塔塔顶实实测最大大纵向偏偏位为212mm(向大里程程偏移)，理论计计算的偏偏位值为为226mm（向大里里程偏偏偏移），，校验系系数为0.94。其他工工况下，，北塔和和南塔的的塔顶偏偏校验系系数在0.60～0.93之间，校校验系数数均小于于1，索塔结结构整体体纵向抗抗弯刚度度满足设设计要求求。在各主要要工况的的试验荷荷载作用用下，南南北塔塔塔顶纵向向偏位测测试结果果见下表表。塔顶顶偏位以以偏向大大里程为为正，偏偏向小里里程为负负，其中中北塔侧侧为小里里程方向向，南塔塔侧为大大里程方方向塔偏静载试验验测试35在工况13（斜拉索索NA30最大索力力加载，，轮位同同工况9）试验荷荷载作用用下，斜斜拉索NA30的实测索索力增量量为798kN，理论计计算值为为805kN，校验系系数为0.98。其他工工况下的的索力实实测增量量的校验验系数在在0.73～0.99之间，满满足设计计和规范范要求。。索力静载试验验测试36支座在试验过过程中，，测量了了主要试试验工况况下的1#墩梁端支支座纵向向位移，，测量结结果见表表9-2-26。支座位位移向大大里程（（南侧））移动为为正。测测试结果果表明，，在试验验荷载作作用下，，支座工工作性能能正常。。支座位移移测试装装置静载试验验测试37其他在荷载试试验过程程中，对对主桥混混凝土箱箱梁和索索塔等混混凝土结结构关键键受力部部位进行行重点观观测，未未发现由由试验加加载引桥桥的受力力裂缝。。在主桥静静载试验验时间段段内，大大气温度度平均变变化速率率0.50℃/小时，结结构温度度平均变变化速率率的最大大值为0.88℃/小时，大大气温度度和桥梁梁结构的的温度变变化均比比较平稳稳。例：结构温度度在5日晚上21：00至次日凌凌晨6：00之间变化化相对较较为稳定定，主桥桥静载试试验选择择该时间间段内进进行。根根据温度度测试结结果，在在主桥静静载试验验时间段段内（温温度时程程曲线竖竖向虚线线之间的的区域）），结构构温度平平均变化化速率最最大值为为0.88℃/小时，大大气温度度和桥梁梁结构的的温度变变化比较较平稳。。静载试验验测试38第四部分分动动载载试验测测试动载概述述主桥脉动动试验主桥强迫迫震动试试验静载试验验测试39动载试验验测试桥梁结构构的动力力特性（（振型、、阻尼、、自振频频率）测测定；试验汽车车动力作作用下，，桥梁结结构的动动力响应应信号和和动力响响应值（（振幅、、主频和和频率范范围、动动应力、、冲击系系数等））测试及及评估；各种行车车速度下下桥梁结结构行车车动力特特性测试试及评估估。试验目的的试验内容容有限元计计算；脉动试验验；跑车试验验；会车试验验；原地跳车车试验。汽车刹车车试验测试仪器器941型低频传传感器；941放大器