・１６６・ 第４０卷第５期 ２ ０ １ ４年２月 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩ ｒＥＣＴＵＲＥ 山 西 建 筑 Ｖｏ１．４０ Ｎｏ．５ Ｆｅｂ． ２０１４ 文章编号：１００９—６８２５（２０１４）０５—０１６６—０２ 钢管混凝土拱桥荷载试验分析 程天甫摘周金枝 ４３００６８） （湖ＪｔＩ业大学土木工程与建筑学院，湖北武汉要：结合下承式钢管混凝土拱桥荷载试验的相关规范，确定了荷载试验的目标，对荷载试验的内容及思路进行了阐述，通过静 载试验测试与动载试验测试，得出了一些有应用价值的结论。 关键词：荷载试验，测试，混凝土拱桥，计算 中图分类号：Ｕ４４８．２２ 文献标识码：Ａ 钢管混凝土拱桥施工难度大，结构受力复杂，主拱承受较大 ３．２试验内容 压应力，通过荷载试验可以清楚了解钢管混凝土拱桥受力状况， 试验主要包括：１）静载试验。根据钢管拱桥受力特点综合考 从而评估桥梁结构的使用性能和承载能力，为桥梁的运营管理提 虑结构类型和结构截面，按各截面最不利荷载进行加载。在试验 供参考。对于钢管混凝土拱桥的荷载试验一般要对拱顶、拱脚、 实施前，对各个试验工况进行详细的理论计算，制订详细的加载 梁体跨中及其他拱肋控制截面应力和挠度、吊杆张力测定。试验 方案，防止结构部位出现超载，确保结构安全。本桥为下承式钢 工作可分为准备阶段（结构计算、测试截面和加载方式的确定）、 管混凝土系杆拱桥，其主要传力路径是：桥面活载等通过桥面系 加载阶段（现场试验）、分析和总结阶段。 传至纵横梁，再由纵梁的吊杆传至主拱圈（拱肋），因此，拱肋、吊 杆和纵梁为主要受力构件，荷载试验主要测试这些构件在荷载作 １ 荷载试验的依据 本次关于下承式钢管混凝土拱桥荷载试验的依据或参考以 用下的应力和位移等响应和变化。２）动载试验。动载试验主要 对桥梁自身的动力特性的反映。采用动态信号采集分析仪和三 下规范和资料来进行： １）ＪＴＧ Ｄ６０—２００４公路桥涵设计通用规范；２）ＪＴＧ Ｄ６２－２００４公 向加速度传感器收集桥梁频率、振型、阻尼比以及动挠度、动应 加速度、冲击系数等，然后进行分析，综合了解桥梁动力特性。 路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范；３）ＪＴＧ Ｆ８０ １－２００４ 力、公路工程质量检验评定标准；４）《公路桥梁承载能力检测评定规 ４静载试验测试 程》送审稿；５）《大跨径混凝土桥梁的试验方法》；６）ＪＴＧ Ｈ１１－２００４ ４．１ 加栽原则 公路桥涵养护技术规范。 静力试验荷载效率叩＝．ｓ ／Ｓ×６应满足０．８５＜ ≤１．０５，其 ２荷载试验的目标 中，ｓ 为试验荷载作用下某工况最大计算效应值；Ｓ为设计标准 按照上节荷载试验的依据中有关桥梁鉴定、检测的要求，对 活荷载不计冲击作用时产生的某试验工况的最不利计算效应值； 新建成桥梁进行常规意义上的试验，确定桥梁建造的质量和桥梁 ６为设计计算取用的动力增大系数。的承载能力及运营安全性。因此，通过对桥梁进行荷载试验，达 ４．２加栽方式 到以下要求： 对试验荷载应分级施加，以测试荷载效应与荷载的变化关系 １）对桥梁的外观、线形进行检查和测量，检查桥梁的建造质 以及防止桥梁结构意外损伤。试验加载分为４级，荷载逐级增 量是否满足规范和设计要求；２）通过静载试验，对测试截面的应 加，达到最大荷载后一次卸载。测试数据时，在保证每一次加载 变分布情况、截面的抗裂性等进行分析，并评估桥梁机构实际承 工况稳定的情况下读取数据，该级荷载阶段内结构变位相对稳定 载能力；３）通过分析在荷载试验时实测截面的挠度情况来评估桥 后进入下一个荷载阶段。对试验工况中应力水平较高测点采用 梁结构的刚度及整体性；４）通过动载试验，了解桥跨结构的固有 连续监测，同时对控制断面挠度测点进行同步连续监测，以观测 振动特性，确定其动力性能；５）建立桥梁“指纹”档案。 结构变位是否达到稳定。 ３荷载试验的思路及内容 根据钢管混凝土拱桥的结构特点，与其他同类桥型的荷载试 ４．３试验加载程序 在进行正式加载试验前，用两排载重加载车进行横桥向对称 验作为经验，桥梁荷载试验时，首先根据桥梁的实际结构建立模 预加载试验，为避免梁体局部产生过大应力，两排车辆后轮间距适 每一加载位置持荷时间不少于２０ ｍｉｎ。 型进行计算分析，对桥梁控制截面、控制内力、加载方式确定，然 当拉开。首先进行预加载，再进入正式 后在结构控制截面进行有针对性地测点布置。最后对加载试验 然后预加载卸零，并在结构得到充分的零荷恢复后， 所得到该测试截面参数与理论检算值进行对比分析，评定结构实 加载试验。正式加裁试验按加载级数依次进行。际承载能力和工作性能是否满足设计及规范要求。下面以郑州 ４．４试验过程中安全监测 市庞村特大桥为例进行荷载试验分析。试验测点布置见图１，图 试验加载时对重点应力（应变）测点、重点挠度测点及主要受 ２。荷载试验主要测试拱肋与梁体截面的应力、挠度，各吊杆张力 力部位的裂缝进行安全监测，如在试验过程中发现以下几种情况 以及桥梁自振特性与动力特性。 中的任一情况，应暂停试验，分析原因，找出原因后再继续加载或 终止试验： ３．１ 计算分析 在试验前运用桥梁专用计算软件ＭＩＤＡＳ／Ｃｉｖｉｌ对桥梁空间构 １）测得的应力测点和挠度测量点的值有一个值超过规范允 模，进行桥梁结构空间有限元静力计算分析，得出全桥的受力情况。 许值；２）由于加载，使原有裂缝的长度、宽度急剧增加，新裂缝急剧 收稿日期：２０１３—１２—０９ 作者简介：程天甫（１９８８一），男，在读硕士； 周金枝（１９６４一），女，硕士生导师，教授 第４０卷第５期 Ｖｏ１．４０ Ｎｏ．５ ２ ０ １ ４年２月 山 西 建 筑 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ Ｆｅｂ．２０１４ ・１６７・ 文章编号：１００９—６８２５（２０１４）０５—０１６７—０２ 老哈河特大桥设计流量计算 董宏昌 （中交通力建设股份有限公司，陕西西安７１００７５） 摘要：根据水文观测资料和历史考证资料，对特大洪水的处理及特大洪水重现期的确定进行了研究，在此基础上介绍了老哈河 特大桥设计流量计算方法，对其他桥梁设计流量计算有～定的参考。 关键词：水文观测资料，设计流量，洪水 中图分类号：Ｕ４４２．３４ 文献标识码：Ａ １ 概况 ． 简支后连续预应力混凝土箱梁，下部结构采用双柱式墩、肋式台， １ １ Ｔ善至 四 钻孔灌注桩基础。桥梁全长１ ０８７ ｍ。 赤峰至撒力巴段高速公路位于赤峰市境内，是内蒙古阿荣旗 １・２ 水文气候特征 至北海省际通道支线赤峰至通辽公路的组成部分，路线起点位于 项目区属中温带半干旱大陆性气候，干燥少雨，且多风沙。 杨家营子西南与赤峰至下场高速公路相接，终点与撒力巴至下洼 降雨主要受副热带高压和蒙古气旋控制，多年平均降水量为 段高速公路顺接，路线全长８０ ｋｍ。全线采用设计速度１００ ｋｍ／ｈ、 ３９８ ｍｍ，主要集中在７月、８月，占全年总降水量的６０％以上。 路基宽度２６ ｍ、双向四车道高速公路标准建设。 该地区属西辽河上游地区，属暴雨洪水高发地区，历史上曾 路线Ｋ６４ Ｋ６５段跨越老哈河，路线与河流正交。桥位处河 多次发生洪灾并造成严重的自然灾害。洪水含泥沙量较大，河道 道顺直，河槽宽浅，河床为细砂。 以宽浅形为主，冲淤变化严重。 老哈河特大桥中心桩号Ｋ６４＋６６０，上部结构采用３６—３０ ｍ先 老哈河是西辽河的重要支流，为西辽河南源。发源于河北省 出现，新出现裂缝宽度超过规范允许值，对桥梁的结构和寿命造 ６ 结语 成较大影响时；３）发生桥梁其他损坏，影响桥梁承载能力或正常 使用时。 １）通过对钢管混凝土拱桥荷载试验应变数据分析可知，拱肋 的抗压强度及梁体的抗裂性能是否满足设计要求。 ５动载试验测试 ２）通过对钢管混凝土拱桥荷载试验跨挠度数据的分析可知 动载试验分为脉动试验和行车试验。 结构刚度是否满足设计要求，以确定其桥跨结构是否具有较好的 ５．１ 脉动试验 刚度。 脉动试验是由桥梁结构在风、水流、地脉动等自然荷载下的 ３）桥梁动力特性的各项指标是否满足设计要求，反映桥梁动 激振引起桥梁结构振动，在相对封闭的环境（交通封闭、桥梁周围 力性能是否正常，同时也可以反映静测结论是否正常。 无规则振源等）下，测定结构自振特性。测试时调节振动传感器 任何一座桥梁都要经历一个生命的周期，对数量众多且具有 采用中低频段测量在自然环境下桥梁的响应信号，经过数据和信 桥梁的工作性能进行正确的评价，荷载试验也就显得非常重要。 号的采集分析，可得到桥梁的各阶自振频率和振型值，利用半功 参考文献： 率带宽法确定各阶模态阻尼比等桥梁自振特征参数，从而确定桥 ［１］ 胡钊芳．公路桥梁荷载试验［Ｍ］．北京：人民交通出版社， 梁的自身的动力特征。并将实测值与计算值、规范值进行比较和 ２００３． 分析，对桥梁的动力特性进行评估。测试的时间选为夜间进行。 ［２］ 王鼎国，袁海庆，陈开利．桥梁检测与加固［Ｍ］．北京：人民 ５．２行车试验 交通出版社．２００３． １）跑车试验：一辆载重汽车（总重约３０ ｔ）以多种速度 ［３］ 潘松林，张红阳．公路桥梁检测概述［Ｊ］．城市道桥与防洪， （１０ ｋｍ／ｈ，２０ ｋｍ／ｈ，４０ ｋｍ／ｈ，６０ ｋｍ／ｈ）行驶过试验跨。测定截面 ２００３（９）：６５． 在行车车辆荷载下动力的反应状况。 ［４］王涛．钢管混凝土拱桥静动载试验研究［Ｄ］．西安：长安 ２）跳车试验：一辆３０ ｔ试验汽车在试验跨的指定位置（跨中 大学硕士学位论文，２００９． 等），启动、后轮越过一厚８ ａｍ的板条，然后停车。测试桥梁在竖 ［５］ 高文博，朱瑞允．下承式混凝土刚性系杆拱桥静载试验及仿 向冲击荷载作用下的竖向、横桥向动力响应。 真分析［Ｊ］．山西建筑，２０１３，３９（１０）：１９１—１９２． Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ ｌｏａｄ ｔｅｓｔ ｏｆ ｓｔｅｅｌ ｐｉｐｅ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ａｒｃｈ ｂｒｉｄｇｅ ＣＨＥＮＧ Ｔｉａｎ．．ｆｕ ＺＨＯＵ Ｊｉｌ１．．ｚｈｉ＊ （Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｈｕｂｅｉ Ｕｎｉｖｅ￣ｉ＠ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ ４３００６８，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｒｅｌｅｖａｎｔ ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｌｏａｄ ｔｅｓｔ ｆｏ ｔｈｒｏｕｇｈ ｓｔｅｅｌ ｐｉｐｅ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ａｒｃｈ ｂｒｉｄｇｅ，ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ｔｈｅ ｔａｒｇｅｔ ｆｏ ｌｏａｄ ｔｅｓｔ，ｅ・ ｌａｂｏｒａｔｅｄ ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ａｎｄ ｉｄｅａｓ ｏｆ ｌｏａｄ ｔｅｓｔ，ｔｈｒｏｕｇｈ ｓｔａｔｉｃ ｌｏａｄ ｔｅｓｔ ａｎｄ ｄｙｎａｍｉｃ ｌｏａｄ ｔｅｓｔ，ｄｒｅｗ ｓｏｍｅ ｕｓｅｆｕｌ ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｌｏａｄ ｔｅｓｔ，ｔｅｓｔ，ｃｏｎｃｒｅｔｅ ａｒｃｈ ｂｎｄｇｅ，ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ 收稿日期：２０１３—１２—１３ 作者简介：董宏昌（１９６８－），男，高级工程师