２０１０年第９期 （总第１９９期） 黑龙江交通科技 ＨＥ ＬＬＯＮＧＪＩＡＮＧ ＪＩＡＯＴＯＮＧ ＫＥＪ Ｎｏ．９，２０１０ （Ｓｕｍ Ｎｏ．１９９） 石棉大渡河大桥荷载试验研究 周 勇 ，汤兆新 （１．襄樊市交通规划设计院；２．怀通高速公路建设开发有限公司） 摘要：介绍四川石棉大渡河大桥预制箱型Ｔ构桥荷载试验的主要内容和方法，并结合理论计算，对该桥梁 结构的实测应变、挠度进行对比分析。试验结果表明，该桥理论分析和设计计算方法可靠，试验方法正确，具 体细节尚需研究讨论。研究结果可为同类型桥梁的设计和成桥试验提供参考。 关键词：预制箱梁；Ｔ构；应变；挠度；静载试验 中图分类号：Ｕ４４２ １工程概况 文献标识码：Ｃ 文章编号：１００８—３３８３（２０１０）０９—０１４６一Ｏ１ 石棉大渡河大桥位于国道１０８线Ｋ２５７４＋９４４处，跨越大渡 河，桥轴线与大渡河流向交角为９ｏ。。上部结构桥跨组合为８４． ０ｍ＋４２．０ｍ（预应力混凝土铰接Ｔ型刚构）＋１０。０ｍ（简支Ｔ 梁），桥梁全长１５７．３９ ｍ；下部结构为重力式墩扩大基础。桥面 总宽：７ ｍ＋２×１．３ ｌｎ人行道。设计荷载：汽一１３，拖一６ｏ，人群 ３．０ ｋＮ／ｍ２。由表１可以看出，主要测点应变校验系数均在常值范围 内，该截面强度能满足设计要求。 表２主要挠度测点校验系数评定 该桥于１９６６年２月动工，同年ｌ０月底建成，是四川 省第一座预应力混凝土Ｔ型刚构桥。 ２静力分析模型的建立 石棉大桥静载试验采用大型空间有限元计算软件Ｍｉｄａｓ 由表２可以看出，主要挠度测点实测值小于计算值，校 ｃｉｖｉｌ进行桥梁结构空间有限元静力理论计算分析，通过比 验系数小于１，满足规范要求。 较分析计算结果与荷载试验结果，判定结构承载能力和工作 表３主要应变测点残余应变 性能是否满足设计荷载安全运营要求。 主要测试内容包括应变测试和挠度测试两部分，根据测 试截面的受力特点，结合模型分析布置沿截面高度的应变测 点、挠度测点。 试验时，选取中跨应力最大截面（Ｊ３）、中跨侧桥墩根部（Ｊ１、 Ｊ２）和２ 墩根部（Ｊ４）截面作为本次主桥静力荷载试验的应力控 制截面，引桥简支Ｔ梁选取中跨截面作为控制截面。 荷载试验采用６辆汽车荷载（两轴载重车，轴距４ ｍ，总 重约２Ｏ 辆），以标准设计荷载作用下内力值、挠度值等作 为试验控制值，按照各观测截面内力或挠度等效原则，在其 影响线上按最不利位置分级布载。本次试验荷载各截面荷 载效率系数在０．８７—０．９８之间，满足试验方法中０．８５＜ｒ／ ≤１．０５的要求。为检验抗扭及偏载效果，引桥简支Ｔ梁跨 中截面进行了偏载加载。每种工况分为多级，每级荷载就位 后约５ ｒａｉｎ进行各项观测，卸载后约１０ ａｉｒｎ进行残余观测和 由表３可以看出，Ｊｌ一６、Ｊ１—１１应变测点的相对残余 调零，再继续下一工况。 值大于０．２，不满足规范要求。 ３试验结果与分析 表４主要挠度测点残余变形 ３．１工况一观测结果与分析 —应变测试结果显示，测点Ｊ１…１ Ｊ１ １１应变实测值与 理论值增长线性相关系数介于０．８８４ ７—０．９９５ ２之间，线性 关系较好，且实测值小于计算值，表明结构处于线弹性工作 状态。挠度测试结果显示，测点Ｆ１、Ｆ５挠度测值与理论值线 性相关系数分别为０．８７４ ９、０．９１１ ６，线性相关性一般，且实 测值小于计算值，表明结构处于弹性工作状况。 表１ 主要应变测点校验系数评定 由表４可以看出，挠度主要测点相对残余值小于０．２， 满足规范要求。 ３．２工况二观测结果与分析 应变测试结果显示，测点Ｊ２—１一Ｊ４—１１应变实测值随 荷载增长线性相关系数介于０．８３３ １—０．９９８ ５，线性关系较 好，且实测值小于计算值，表明结构处于线弹性工作状态。 挠度测试结果显示，测点Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４挠度实测值与理论值变 化关系线性相关系数分别为０．９６９ ５、０．９９０ ８和０．９４４ １，线 性相关性较好，且实测值小于计算值，表明结构处于线弹性 工作状态。 校验系数评定详见表５、表６。 （下转第１４８页） 收稿日期：２０１０—０７—２Ｏ 作者简介：周勇（１９８２一），男，江西吉安人，助工，从事桥梁设计工作。 ・１４６・ 总第１９９期 黑龙江交通科技 第９期 ２％以内，因此，桥墩施工全部应采用质量稳定，性能良好的 中砂。 ③粗集料。带有棱角，有麻面的碎石较有利于提高混凝 土的抗拉伸性能，同时可减少混凝土的干缩性和冷缩性。 ④外加剂。合理、科学地使用外加剂，可以使混凝土的 和易性得到很大改善，有助于混凝土的浇筑均匀和振捣密 实，因此既能提高混凝土的均匀性和密实性，也提高了混凝 土的抗拉性和抗裂性，而混凝土的水泥用量和拌和水量又可 相应减少。采用缓凝剂，一是可以减少用水量，二是可以减 如混凝土浇筑时，外界气温为１６—１８℃，而混凝土实际温度 为１２℃，则混凝土浇筑时温度会增加至１６℃。浇筑温度的 增加，导致新浇筑混凝土的整体温度提高了，另外混凝土的 温度越高，水泥的水化反应越快，当混凝土浇筑气温为 １４℃时，第一个２４ ｈ内，水泥产生７ ｄ全部水化热的４３％， 浇筑气温为３Ｏ 时，在第一个２４ ｈ内，水泥产生７ ｄ全部水 化热的６２．５％，混凝土达到最高温度的时间缩短了，不利于 降低混凝土的最高温度，因此针对以上混凝土特点，为减少 混凝土水化热，建议采用以下措施来降低混凝土的浇筑温 度。 少水泥用量，从而达到降低水化热的目的，其加入量为 ０．０１％，保证初凝时间在２—３ ｈ之间，既保证了在浇筑上层 混凝土时，下层混凝土不至于初凝，且能延缓混凝土内部混 度峰值的出现。 ⑤掺加粉煤灰。在配合比中，适量加入一定比例的粉煤 （１）调整混凝土浇筑时间，避免中午气温峰值时浇筑混 凝土，应采取夜间施工。 （２）降低骨料温度，在集料堆上搭设凉棚，避免太阳直 射；同时，喷洒冷水以冷却碎石，使温度从３０—３５℃降低到 ３０℃以内。 灰，取代等量水泥，削减水化热的高温峰值，具体比例应以实 际检测值为准，粉煤灰应满足ＩＩ级粉煤灰要求，且应对其进 行检测，其主要技术指标应符合国家标准。 （２）配合比。 粗细集料占混凝土体积很大部分，本身虽收缩不多，但 却可抑制水泥收缩，从而减少混凝土的干缩，有以下经验公 式 （１一 ） （１） 式中：ｓ 是水泥的干缩； 是骨料的容积％。 因此，增大骨料粒径尺寸不仅可影响拌和水量（从而影 响收缩），在抑制混凝土收缩上十分有效。 含水量对混凝土干缩的影响程度显著大于水泥量和水 。 灰比对其的影响精度，而混凝土的拌水量影响混凝土的坍落 度、含砂率、温度以及骨料的颗粒级配、洁净程度等因素，因 此，骨料级配及较小的坍落度和较低的拌和温度，是降低混 凝土干缩的主要措施。 空心薄壁混凝土配合比应满足设计标号，泵送工艺性、 低水化热、缓凝等要求。 ２．３温度控制 （３）降低拌和温度，在浇筑空心墩底部混凝土体积较大 处时，建议采用加冰屑搅拌，冰的吸热量大约是水泥和集料 的４．５倍，采用冰屑冷却水拌和，可以有效地降低混凝土混 合料的浇筑温度。 （４）避免吸取外热，混凝土拌和前，提前用冷水冲洗拌 合仓，以降低仓温，混凝土浇筑前，同样用冷水冲淋泵送管 道，混凝土浇筑时，在模板外洒水冲淋。 ３结束语 通过以上措施，可在实际施工中使空心薄壁高桥墩身裂 缝得到有效控制，不同程度地减少和杜绝裂缝发生和发展。 目前，由于裂缝形成机理和发生程度还多以定性为主，定量 为辅，且设计中还有许多经验辅助成分，加上施工中各种不 确定因素的影响，使得针对高大空心桥墩的裂缝防治还有许 多需要研究的问题。 参考文献： 空 ｔＬ，薄壁高桥墩在浇筑期间，如果正值高温区，每天平 均气温都在３０℃左右时，由于混凝土内水化热是在浇筑温 度的基础上积聚的，外界气温越高，混凝土浇筑温度也越高， （上接第１４６页） 表５主要应变测点校验系数评定 ［１］ 中华人民共和国行业标准：公路桥涵施工技术规范（ＪＴＪ０４１— ２０００）［Ｍ］．北京：人民交通出版社，２０００． ［２］项海帆．高等桥梁结构理论［Ｍ］．北京：人民交通出版社， ２ｏｏ１． ［３］ 叶见曙．结构设计原理［Ｍ］．北京：人民交通出版社，１９９７． 由表６可以看出，Ｊ３—９测点应变实测最大值大于计算 值，校验系数大于１，但该点处于受压区，满载时实测值 １９８．３１ａ，ｅ，数值较大；其余测点应变校验系数均在常值范围 内。该截面强度不能满足设计要求。 ３．３工况三观测结果与分析 校验系数评定显示，主要挠度测点实测值（一６ ｍｍ）小 于计算值（一９．０６ ｍｍ），校验系数０．６６＜１，满足规范要求。 挠度残余值评定显示，主要挠度测点的相对残余Ｏ．６８＞０．２， 不满足规范要求。 ４结论及建议 由表５可以看出，Ｊ２—１Ｏ测点应变实测最大值大于计 算值，不满足规范要求，其余测点实测值均小于计算值，满足 规范。 表６主要应变测点校验系数评定 静载试验结果表明石棉大桥Ｔ构及引跨测试截面部分 测点超出弹性理论范围，进入塑性阶段，短时间不能回复到 弹性范围。部分测点残余应变值过大，表明结构远离弹性工 作状态，结构承载力不满足原汽一ｌ３、拖一６０荷载等级要 求，应酌情降低使用。 静载试验部分挠度实测值大于计算值，校验系数大于 １；桥梁整体刚度不足。 为保证桥梁结构的长期使用安全，应做到： （１）加强对投入运营后桥梁的管理工作，禁止重车在桥 上高速跑车或紧急制动； （２）重视桥梁运营期间的养护工作，保持桥面铺装层及 伸缩缝的完好，避免因桥面损坏引起车辆桥上跳车对结构造 成过大的冲击。 参考文献： ［１］公路桥涵设计通用规范（ＪＴＣ ０２１—８９）． ［２］ 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（ＪＴＪ一８５） ［３］公路旧桥承载能力鉴定方法（试行），１９８８． ・１４８・