会理县鱼鲊金沙江大桥的现场荷载试验分析

张宇阳

（四川华腾公路试验检测有限责任公司，四川 成都 610000 ）

1 工程概况

会理县鱼鲊金沙江大桥位于G108 线，桥梁中心桩号为K3030+633，跨越金沙江下游干流攀枝花到龙街河段，东岸接凉山州会理县鱼鲊乡，西岸接攀枝花市仁和区大龙潭彝族乡的拉鲊村。鱼鲊金沙江大桥施工图设计起讫里程为K0+513.5～K1+539.5，全桥长为1026m，其中主桥采用预应力混凝土连续刚构，引桥采用装配式预应力混凝土简支T 梁。全幅桥宽18.5m，桥面铺装采用沥青混凝土，全桥设置8 道伸缩缝，护栏为钢筋混凝土护栏，大桥整体于2015 年建成通车。

2 检测目的

为了评定鱼鲊金沙江大桥的受力情况和工作性能，主要检测目的分为3个方面：1）通过对桥梁结构现状及专项检查收集必要的资料，全面掌握桥梁各结构现有状况、破损程度、明确桥梁的病害原因，初步确定桥梁工作状态及使用性能，对桥梁进行技术状况评定；2）通过动、静载荷载试验，掌握桥梁结构受力状况及工作性能，并评价桥梁实际承载能力[1]；3）通过实测数据的对比分析，提出桥梁养护处置建议，为桥梁养护处置提供科学依据。

3 检测评定内容及方法

本次主要对鱼鲊金沙江大桥进行表观缺损状况检查和荷载试验等，并对桥梁技术状况进行评定。根据检测目的，本次检测分为如下几个部分：1）外观缺损状况检查（桥梁上、下部结构和桥梁表观缺损状况检查），其检测方法为采用目测与仪器相结合的方法对桥梁逐跨进行表观缺损状况检查，对桥梁各构件的缺损进行位置、特性等定性描述，然后辅以专业设备对缺损进行定量描述。2）桥梁静载试验，通过直接测量桥跨结构在静力试验荷载作用下的变形和应力来了解结构的实际性能（如结构的刚度、强度等）[2]，根据设计荷载等级要求在桥面布置一定数量的加载车辆，然后测量桥跨结构的响应，包括挠度测量、应力测试、支点沉降测试以及裂缝开展等情况，以此评定桥跨结构的实际工作状况和承载能力。3）桥梁的动载试验，桥梁动载试验主要包括脉动试验、有障碍行车试验、无障碍行车试验和刹车试验[3]。脉动试验测试结构的自振频率、振型和阻尼比；行车和刹车试验测试控制截面的动应变响应，计算对应速度下的冲击系数，本次选择主桥、20#跨以及22#跨进行动载试验。

4 检测结果与分析

根据桥梁的检测内容，可分别得到金沙江大桥的外观型检测结果，静荷载试验结果和动荷载试验结果，现对这三类结果分别进行总结分析。

4.1 外观缺损状况检测结果

上部结构表观缺损主要表现为：梁马蹄右侧侧面在桥长的3/8～5/8 截面之间存在1 条纵向贯通裂缝，最大宽度高达0.38mm；部分梁均存在纵向裂缝，裂缝长度介于0.50m～2.36m 之间，宽度介于0.08mm～0.14mm 之间；同时桥梁的梁和隔板处都存在剥落、露筋、裂缝等病害。下部结构表观缺损主要表现为：左面墩墩身距地面10m 范围内均存在大面积收缩裂纹，约占其面积的30%～60%，同时在部分承台处存在着剥落现象，有4 个墩身的在中部地面以上的10m 范围内出现竖向裂缝，且伴有支缝。桥面系表观缺损主要表现为：桥面铺装高低不平，在小部分处存在着巨大的高差现象，最大高差达2cm，同时伸缩缝中的橡胶止水带存在破损现象，约各占其长度10%～20%，伸缩缝中的锚固区中的混凝土存在多条横向裂缝，且锚固区附近桥面铺装沥青混凝土存在变形现象，使得行车时存在异响、跳车现象；桥面护栏在交界处存在剥落、露筋现象，1#人行道砂浆抹面存在大面积收缩裂纹，约占其面积50%。

4.2 静荷载试验结果

4.2.1 计算模型

采用有限元软件Midas/CIVIL 2012 版进行计算分析。

4.2.2 计算条件

（1）建立空间有限元模型，进行恒载计算及活载分析；

（2）全桥各构件的几何参数、材料参数以及荷载参数均采用现场实测值；

（3）计算模型中仅将桥面铺装和护栏考虑为荷载作用，而不参与结构受力；

4.2.3 单元划分

全桥所有构件均采用梁单元模拟，其中连续刚构有限元模型共计211 个节点，206 个单元，40m 简支T 梁有限元模型共计425 个节点，742 个单元，25m 简支T 梁有限元模型共计285 个节点，478 个单元。

4.2.4 荷载分析

（1）材料自重均按照规范进行取值；

（2）桥面荷载（含桥面铺装、栏杆等）折合为线荷载加载；

（3）控制荷载：公路-Ⅱ级。

4.2.5 计算模型

鱼鮓金沙江大桥主桥、引桥有限元计算模型如图1～图2 所示。

图1 鱼鮓金沙江大桥有限元计算模型（主桥）

图2 鱼鮓金沙江大桥有限元计算模型（40m 简支T 梁）

（b）试验工况

根据桥型结构特点，同时结合现场测试条件，按照测试工作高效、准确、有效的原则，本次桥梁静载试验设置10 个工况。静载试验工况及测试项目见下表。

表1 静载试验工况及检测内容

4.2.6 试验结果

在试验过程中，实行分级加载，其中加载过程分4 级进行，卸载过程分2 级进行[4]。试验结果表明，各试验工况的荷载效率系数处于0.95～1.05 范围内，满足《公路桥梁荷载试验规程》的要求，加载程序有效。在各试验工况下，应变校验系数在加载过程中基本呈弹性变化，且卸载后基本恢复，主要测点相对残余应变不大于20%；挠度校验系数在加载过程中基本保持弹性变化，且卸载后基本恢复，主要测点相对残余变形不大于20%。说明上述试验跨上部结构的实际强度、刚度较好，工作性能良好。整个试验过程中，各试验跨梁体未发现明显可见新增裂缝，既有裂缝扩展闭合情况正常，满足规范要求。

4.3 动荷载试验结果

按《公路桥梁荷载试验规程》的相关要求分别对桥梁对主桥（11#、12跨）、20#、22#跨开展动载试验，同时利用Midas civil 有限元分析程序对桥梁进行动力特性分析[5]，求解其自振频率、振型等，通过与实测结果比较，对结构整体竖向刚度进行综合分析。主桥的前三阶竖向弯曲自振频率以及20#跨、22#跨一阶竖向弯曲自振频率的实测值均大于理论计算值，实测振型与计算振型一致，表明受检桥跨上部结构刚度较好；主桥实测最大阻尼比D=0.0485，20#跨实测最大阻尼比D=0.0465，22#跨实测最大阻尼比D=0.0194，桥梁阻尼比正常。综上所述，试验桥跨结构自振特性正常，动力响应正常。

5 结论

通过对鱼鲊金沙江大桥进行表观缺损状况检查、动-静荷载试验，可以得到如下主要结论。1）大桥总体技术状况为2 类，桥梁有轻微缺损，使用功能无影响；2）在静力荷载作用下，试验桥跨上部结构主要承重构件的工作性能正常，实际强度和刚度均满足要求，结构处于弹性工作状态。3）在动荷载作用下，结构自振特性正常，动力响应正常；试验桥跨能满足设计荷载正常使用的要求。因此只需对桥梁进行养护，对局部破损和老化的区域进行修理，同时加强交通管制措施，严格按照设计荷载及设计时速通行即可满足桥梁的正常使用功能。