静力水准仪在悬索桥静载试验中应用研究

静力水准仪在悬索桥静载试验中应用研究

李世君 

中大智能科技股份有限公司单位省市：湖南省长沙市单位邮编：410006

摘要：特大、特长桥梁开展静力试验传统的变形测量方式采集数据时间长，严重影响静载试验时间，加载设备成本高等缺陷。随着液压式静力水准仪得广泛应用，有效解决了传统测量设备的劣势。

关键词：液压式静力水准仪；悬索桥；静载试验

在交通领域中，桥梁具有不可或缺的地位，其重要性不言而喻。桥梁结构的安全性、稳定性至关重要，是桥梁检测的重点内容之一。通过静载试验测定桥梁在试验荷载作用下控制断面的应变和挠度等参数，判定桥跨结构的实际工作状态和静力性能，综合评价桥梁的受力性能，为桥梁后期养护维修工作及运营期间积累原始科学资料。

1工程概况

红河特大桥主桥采用单跨700m简支钢箱加劲梁悬索桥，主缆跨径布置为（310+700+175）m。

图1主桥立面图（单位：m）

主塔采用钢筋混凝土门式塔柱，主缆采用预制平行钢丝索股，每根主缆由85根索股组成，每根索股由127根直径为5mm的钢丝组成，中跨主缆垂跨比为1/10，矢高70m。全桥吊杆上、下游各57根，吊杆标准间距为12m，索塔中心线至吊点间距为14m，每一吊点均设置2根（横桥向左右侧各2根）吊索，每根吊索由73根平行钢丝组成。

2试验过程与方法

2.1试验内容

试验内容主要包括有：a）桥梁断面挠度监测；b）桥梁断面的应变监测；c）裂缝观测；d）异常现象观测。

2.2试验点布置

2.2.1挠度测点布置

如图3所示，挠度测试截面及测点在主桥全桥近似等分布置挠度测点，纵向2条测线，布置在护栏带两侧。

图2 主桥挠度测试立面布置图

图3 主桥挠度测试平面布置图

2.3.2试验荷载效率

静力试验荷载按控制内力、应力或变位等效原则确定。依据《公路桥梁荷载试验规程》JTG/TJ21-01—2015第5.4.2条静力荷载试验效率ηq，对竣工验收荷载试验，宜介于0.85～1.05之间。

式中：Ss为静力试验荷载下的桥梁控制截面位移或者内力的最大计算效应值；S为此时的最不利效应计算值；ηq为荷载效率；μ为冲击系数。

2.3.3加载布置

主桥跨中偏载工况试验车辆加载布置图见图4。

图4主桥加载试验车辆横向布置（单位：cm）

2.3.4试验程序

（1）预加载。正式加载前，用多辆加载车在被测试桥跨上来回反复通行两次，对桥跨进行预压，消除非弹性变形。预压后，非工作人员退场，加载车辆停靠在桥两端对结构无影响的区域，待一切工作安排就绪，进行第一次空载读数。

（2）试验程序：测试主梁的恒载（静止）变形初读数→测试跨控制截面布载试验→测试截面的应变及变形测试→卸载→测试应变计变形残余。

（3）荷载分3~4级加载，2级卸载。

3.1.3裂缝观测

本次试验过程中，均未发现裂缝。

3.2主桥跨中最大正弯矩截面偏载工况试验结果（由于篇幅有限仅选取1个工况进行分析）

表1 主桥跨中最大正弯矩工况挠度测试结果（单位：cm）

挠度测点对比图（纵向）

挠度测点对比图（纵向）

挠度测点对比图（横向）

3.2.1挠度检测结果

各工况挠度校验系数在0.57~0.98之间，均小于1，表明所测结构刚度达到设计规范要求；静载试验过程中所测得相对残余变位在0.00~0.14之间，满足规范小于等于0.2的要求。

4结语

相较于传统的数字水准仪及全站仪等测量设备，液压式静力水准仪为电脑控制采集，采集数据速度快，避免人工读数误差的优势，在未来的特大桥静载试验中会得到普及应用。

参考文献：

[1]樊锋，张欣.大跨度悬索桥静载试验及多种挠度测试方法对比分析[J].广东公路交通，2021.

[2]岳洪武.大跨度钢箱梁悬索桥静载试验研究[J]. 科学技术创新，2021.