东莞市东江大桥主桥荷载试验研究

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1、总第11期东莞市东江大桥主桥荷载试验研究9东莞市东江大桥主桥荷载试验研究姜志刚(1．中铁大桥局集团武汉桥梁科学研究院有限公司，湖北武汉430034；2．桥梁结构安全与健康湖北省重点实验室，湖北武汉430034)摘要：东莞市东江大桥主桥为一座(112+208+112)环路共用桥梁，上层为莞深高速公路，下层为北五环m的三跨双层刚性悬索连续钢桁梁桥，为了评估该桥当前工路。主桥结构形式为双层刚性悬索连续钢桁梁，桥作状态，对该桥进行静、动力试验研究及有限元建模计算，将跨布置为(112+208+112)m，主桁立面采用有竖计算结果与现场实测值进行比较分析，并与规范值对

2、比。结杆的华伦式桁架，上加劲弦采用二次抛物线，上弦与果表明，东江大桥主桥强度、刚度以及动力特性均满足规范上加劲弦之间采用吊杆连接。主桁横向采用三桁结和设计要求，桥梁总体状态较好。构，桁高lOm，桁间距2×18m，中间支点处上加劲关键词：连续钢桁梁桥；静力试验；动力试验；有限元法弦中心到上弦中心高度28m，上加劲弦(刚性悬索)与上弦在跨中合成上弦，节间长度8m。桥梁设计1概述荷载等级：上层为公路一I级，下层为城一A级。桥东莞市莞深高速公路东江大桥是莞深高速和五梁结构总体布置见图1。主桁立而26×8=208432‘2％2％2％2％t'．一Il一Il—一I_’。

3、’‘●●-_边主r1％1％1％1％J1IIJIlI‘‘‘‘‘‘‘i_●‘‘‘‘-●_、‘_‘‘‘‘‘_‘十L一一一-J单位：图1桥梁结构布置示意桥梁静载试验主要是通过测量桥梁结构在静力接、最有效的方法。动载试验是利用车辆荷载(或环荷载作用下各控制截面的应力及结构变形，确定桥境)激起桥梁结构的振动，然后测定其固有频率，阻梁结构实际工作状态与设计期望值是否相符，是检尼比、振型、动力系数、行车响应等参数，从而判断桥验桥梁性能及工作状态(如结构的强度、刚度)最直梁结构的整体动力刚度、行车性能。本文通过对东收稿日期：2O13一O3—13作者简介：姜志刚(1983一)

4、，男，助理工程师，2008年毕业于西南交通大学土木工程专业，工学学士。1O桥梁检测与加固莞市东江大桥进行静、动载试验研究，评估其当前运表1静力试验主要加载工况营状态和工作性能。2有限元分析运用桥梁专用软件MIDASCivil2010进行桥梁结构空间有限元静、动力计算分析，通过比较分析计算结果与荷载试验结果，判定结构承载力和工作性能是否满足设计荷载安全运营要求。东江大桥主桥主要计算活载：上层为公路一I级，下层为城一A级。边界条件：北岸中间主墩设纵向固定支座，其余设纵向活动支座，横向约束中间主桁的位移，两边主桁横向可动。东江大桥主桥有限元计算模型见图2，全桥模

5、型包括1525个单元，548个节点。图2有限元计算模型3静载试验主桁位置测点位置实测应力／MPa计算应力／MPa校验系数静载试验根据结构实测状态和活载作用下的内力和位移包络图，确定结构内(应)力控制截面，对控制截面进行影响线加载，加载车辆为重300kN的三轴标准载重汽车。应力测点主要布置在南侧梁端附近截面，南边跨跨中截面、南中支点附近截面、中跨L／4和L／2截面，对每个测试断面，针对受力较大或应力水平较高的杆件进行重点测试。位移测点主要布置在上、下层桥面边跨4分点和中跨8分点处，上加劲弦边跨L／2、中跨L／4和L／2处和桥塔塔顶处，另外还测试了部分试验工况

6、的支座纵向位移。东江大桥主桥静载试验共分为8个试验工况，表3部分工况塔顶偏位实测值与计算值见表1。位置塔偏实测值／mm塔偏理论值／mm校验系数由于篇幅有限，在此仅列出部分试验及计算结南塔一4～50．74果，见表2、表3和图3、图4。南塔460．63由主桥静载试验结果及相应的计算分析可得出南塔680．80如下结论：在试验荷载作用下，各测试断面应力校验系数弦挠度校验系数为0．71～0．94，塔顶偏位校验系数为0．55～0．99，实测应力在正常范围内，表明各测为0．63t0．80，表明桥梁刚度满足设计要求。试部位的应力满足设计及规范要求。在偏载作用下，上游主桁应

7、力分配系数为0．25在试验荷载作用下，各测点挠度测试结果均小～O．29，中主桁应力分配系数为0．37t0．39，下游于计算值，桥面挠度校验系数为0．48～0．99，加劲主桁应力分配系数为0．34～O．36；上游桥面分配系总第11期东莞市东江大桥主桥荷载试验研究4。从表中可以看出东江大桥主桥的实测1阶竖向基频为0．7750Hz，阻尼比为1．037o／4，计算频率为星＼0．6492Hz；实测l阶横向基频为1．0875Hz，阻尼比为0．984，计算频率为0．6788Hz，竖向、横向实斗H测值均大于计算值，表明桥梁竖向、横向动力刚度满足要求。基准点边跨跨中南塔中跨

8、L／4中跨L／2中跨3L／4北塔测点位置表4自振频率实测值与计算值