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摘 要：本文以主跨跨径808 m的某跨越长江简支钢箱梁悬索桥静载试验为背景，分析该桥梁结构在静力荷载作用下控制截面的强度和刚度，以评价桥梁的承载能力性能。同时通过对该桥静力荷载状态进行有限元分析模拟，将该桥在实际静力荷载作用下实测结构反应与有限元模拟分析结果进行比较。结果表明该特大桥试验控制截面强度和刚度满足规范要求，受力状况与理论模拟结果相符，桥梁整体性能良好。
关键词：大跨度;钢箱梁悬索桥;静载试验;强度;刚度
1 工程概述
该桥位于重庆市连接巴南区与两江新区辖区内，主桥采用808 m单跨简支钢箱梁悬索桥;主缆计算跨径为（190+808+260）m，矢跨比为1：10。主梁采用钢箱梁，加劲梁高3.0 m，吊索标准间距12.0 m;主塔采用门式钢筋混凝土结构，塔基为承台桩基础;南岸锚碇采用隧道式锚碇，北岸锚碇采用框架重力式锚碇。
主桥加劲梁采用流线型扁平钢箱梁，单箱单室。桥轴线处梁内净高3.0 m，桥面双向2.0%横坡，钢箱梁全宽39.6 m（横向两吊索之间的间距为34.0 m），钢箱梁采用Q345D。
成桥静载试验的目的在于了解桥梁结构承载能力情况，通过测定桥跨结构在试验荷载作用下的控制截面应力和挠度，并与理论计算值比较，判定实际结构控制截面应力与挠度值是否与设计要求相符。检验桥梁结构的整体受力性能。
2 静载试验设计与实施方法
静载试验主要对结构控制截面的强度、刚度、变形协调性、混凝土抗裂性等进行测试，集中体现为控制截面主梁应力、主梁各控制截面挠度、主缆各控制点挠度、主梁纵向漂移与支座、伸缩缝变形一致性、主塔偏位、关键吊索索力增量、主塔应变和混凝土开裂状态观测等。
2.1 静载试验内容与方法
试验荷载作用下主梁、主缆控制截面的应力和变形，主塔控制截面应力，主塔塔顶纵向水平位移，吊索最大拉力，拉索索力增量。静载测试布置见图1，加载过程中采用分级加载。根据桥梁结构受力特性及计算分析结果，对该桥选取12个控制截面进行荷载试验。
2.2 试验荷载设计
静力试验荷载持荷方式是采用单辆重约35 t的三轴载重汽车作为等效荷载，称重时应控制在±5%范围之内，在试验过程中模拟设计活载所产生的内力值。因此就具体某一测控制截面而言，其所需加载车辆的数量，将根据设计标准活荷载产生的在该控制截面最不利内力或变位值，按下式所确定的原则等效换算而得，不同截面其荷载效率将随加载位置不同而不同，荷载效率η介于0.85～1.05之间[1]。
式中，—荷载效率;—试验荷载作用下，某一加载试验项目（截面）对控制截面内力或变位等的最大计算效应值;s—设计标准活载不计冲击荷载作用时产生的该加载试验项目（截面）对应的控制截面内力或变位等的最不利计算效应值;—设计计算取用的冲击系数。
3 试验结果与分析
根据该桥的两阶段施工图设计文件，采用桥梁领域专业软件Midas Civil有限元模拟分析程序（考虑恒载几何非线性）对大桥整体进行理论分析，如图2所示。主缆及吊索采用桁架单元模拟，主梁和索塔采用梁单元模拟，支座按实际位置及约束条件进行模拟，该桥有限元模型共划分935个单元（包括桁架单元、梁单元、板单元），950个节点。
3.1 应变结果分析
试验荷载作用下，该桥主梁应变校验系数在0.30～0.99之间;主桥索塔应变校验系数在0.42～0.92之间。卸载后整体上应变恢复正常，各荷载工况下主要控制测点相对残余应变均在20%范围内，桥梁处于弹性工作状态，各试验控制截面强度满足公路-I级汽车荷载的正常使用要求。
3.2 挠度结果分析
试验荷载作用下，该桥主梁最大弹性挠度为66车工况下L/2截面，弹性挠度为1 459.1 mm，挠度校验系数在0.72～0.98之间;主缆最大弹性挠度为36车工况下L/4、L/2截面，弹性挠度为1 496.2 mm，挠度校验系数在0.82～0.99之间。卸载后整体挠度恢复正常，各荷载工况下主要控制测点相对残余挠度均在20%范围内。在试验荷载下，桥梁处于弹性工作状态，试验桥跨各控制截面整体刚度满足公路-I级汽车荷载的正常使用要求。
3.3 主塔偏位分析
在主塔塔顶最大纵向位移工况（66车）作用下，主塔塔顶水平变位实测值与理论计算值对比结果：塔顶水平偏位以小桩号向大桩号方向为正，反之为负。
由主塔塔顶水平变位实测值与理论计算值比较，在主塔塔顶最大纵向位移工况（66车）作用下，小桩号岸左肢弹性偏位为93.6 mm，小桩号岸右肢弹性偏位为92.7 mm，小桩号岸主塔水平偏位校验系数在0.99～1.00之间。大桩号岸左肢弹性偏位为-103.7 mm，大桩号岸右肢弹性偏位为-105.5 mm，大桩号岸主塔水平偏位校验系数在0.98～0.99之间。说明钢筋混凝土主塔水平抗弯刚度较大，满足设计要求。
3.4 纵向位移分析
主梁纵漂采用钢卷尺在小桩号岸伸缩缝处进行伸缩缝伸缩量、支座滑移测量。空载时读取初始数据，在加载过程中，采用钢卷尺测量伸缩缝的滑移量。主梁纵向位移以小桩号向大桩号方向为正，反之为负。
检测结果显示，在主梁纵漂工况（36车）作用下，小桩号岸伸缩缝最大变形量为229 mm，小于主梁纵漂理论值359.6 mm，主梁纵漂校验系数在0.60～0.64之间。南川岸支座最大纵向位移量为228 mm，最大竖向变位为0.36 mm。伸缩缝及支座变形协调性较好。
3.5 索力结果分析
在吊索索力增量工况（18车）下，根据计算结果，分别选取DG8、DG17、DG50吊索进行吊索索力增量测试得出：在吊索索力增大增量工况（18车）下，左侧（上游侧）DSL17吊索最大索力增量为160.15 kN，振动法检测索力增量校验系数在0.56～0.97之间。
4 结论
试验荷载作用下，主桥主梁应变校验系数在0.30～0.99之间;主桥索塔应变校验系数在0.42～0.92之间，满足设计要求;主桥主梁最大弹性挠度为66车工况下L/2截面，弹性挠度为1 459.1 mm，挠度校验系数在0.72～0.98之间;主缆最大弹性挠度为36车工况下L/4、L/2截面，弹性挠度为1 496.2 mm，挠度校验系数在0.82～0.99之间，满足设计要求;小桩号岸主塔水平偏位校验系数在0.99～1.00之间，满足设计要求;小桩号岸伸缩缝最大变形量为228 mm，小于主梁纵漂理论值359.6 mm，主梁纵漂校验系数在0.60～0.64之間，小桩号岸支座最大纵向位移量为228 mm，实测纵向漂移满足设计要求，主桥变形协调性较好;振动法检测索力增量校验系数0.56～0.97，满足设计要求。
该桥结构在试验荷载下处于弹性受力状态，主梁、主塔、主缆的强度和刚度性能良好，受力状况合理，桥跨结构能够满足设计荷载等级的要求。
参考文献：
[1]交通部公路科学研究所.大跨度混凝土桥梁的试验方法[M].北京：人民交通出版社，1982.
关键词：大跨度;钢箱梁悬索桥;静载试验;强度;刚度
1 工程概述
该桥位于重庆市连接巴南区与两江新区辖区内，主桥采用808 m单跨简支钢箱梁悬索桥;主缆计算跨径为（190+808+260）m，矢跨比为1：10。主梁采用钢箱梁，加劲梁高3.0 m，吊索标准间距12.0 m;主塔采用门式钢筋混凝土结构，塔基为承台桩基础;南岸锚碇采用隧道式锚碇，北岸锚碇采用框架重力式锚碇。
主桥加劲梁采用流线型扁平钢箱梁，单箱单室。桥轴线处梁内净高3.0 m，桥面双向2.0%横坡，钢箱梁全宽39.6 m（横向两吊索之间的间距为34.0 m），钢箱梁采用Q345D。
成桥静载试验的目的在于了解桥梁结构承载能力情况，通过测定桥跨结构在试验荷载作用下的控制截面应力和挠度，并与理论计算值比较，判定实际结构控制截面应力与挠度值是否与设计要求相符。检验桥梁结构的整体受力性能。
2 静载试验设计与实施方法
静载试验主要对结构控制截面的强度、刚度、变形协调性、混凝土抗裂性等进行测试，集中体现为控制截面主梁应力、主梁各控制截面挠度、主缆各控制点挠度、主梁纵向漂移与支座、伸缩缝变形一致性、主塔偏位、关键吊索索力增量、主塔应变和混凝土开裂状态观测等。
2.1 静载试验内容与方法
试验荷载作用下主梁、主缆控制截面的应力和变形，主塔控制截面应力，主塔塔顶纵向水平位移，吊索最大拉力，拉索索力增量。静载测试布置见图1，加载过程中采用分级加载。根据桥梁结构受力特性及计算分析结果，对该桥选取12个控制截面进行荷载试验。
2.2 试验荷载设计
静力试验荷载持荷方式是采用单辆重约35 t的三轴载重汽车作为等效荷载，称重时应控制在±5%范围之内，在试验过程中模拟设计活载所产生的内力值。因此就具体某一测控制截面而言，其所需加载车辆的数量，将根据设计标准活荷载产生的在该控制截面最不利内力或变位值，按下式所确定的原则等效换算而得，不同截面其荷载效率将随加载位置不同而不同，荷载效率η介于0.85～1.05之间[1]。
式中，—荷载效率;—试验荷载作用下，某一加载试验项目（截面）对控制截面内力或变位等的最大计算效应值;s—设计标准活载不计冲击荷载作用时产生的该加载试验项目（截面）对应的控制截面内力或变位等的最不利计算效应值;—设计计算取用的冲击系数。
3 试验结果与分析
根据该桥的两阶段施工图设计文件，采用桥梁领域专业软件Midas Civil有限元模拟分析程序（考虑恒载几何非线性）对大桥整体进行理论分析，如图2所示。主缆及吊索采用桁架单元模拟，主梁和索塔采用梁单元模拟，支座按实际位置及约束条件进行模拟，该桥有限元模型共划分935个单元（包括桁架单元、梁单元、板单元），950个节点。
3.1 应变结果分析
试验荷载作用下，该桥主梁应变校验系数在0.30～0.99之间;主桥索塔应变校验系数在0.42～0.92之间。卸载后整体上应变恢复正常，各荷载工况下主要控制测点相对残余应变均在20%范围内，桥梁处于弹性工作状态，各试验控制截面强度满足公路-I级汽车荷载的正常使用要求。
3.2 挠度结果分析
试验荷载作用下，该桥主梁最大弹性挠度为66车工况下L/2截面，弹性挠度为1 459.1 mm，挠度校验系数在0.72～0.98之间;主缆最大弹性挠度为36车工况下L/4、L/2截面，弹性挠度为1 496.2 mm，挠度校验系数在0.82～0.99之间。卸载后整体挠度恢复正常，各荷载工况下主要控制测点相对残余挠度均在20%范围内。在试验荷载下，桥梁处于弹性工作状态，试验桥跨各控制截面整体刚度满足公路-I级汽车荷载的正常使用要求。
3.3 主塔偏位分析
在主塔塔顶最大纵向位移工况（66车）作用下，主塔塔顶水平变位实测值与理论计算值对比结果：塔顶水平偏位以小桩号向大桩号方向为正，反之为负。
由主塔塔顶水平变位实测值与理论计算值比较，在主塔塔顶最大纵向位移工况（66车）作用下，小桩号岸左肢弹性偏位为93.6 mm，小桩号岸右肢弹性偏位为92.7 mm，小桩号岸主塔水平偏位校验系数在0.99～1.00之间。大桩号岸左肢弹性偏位为-103.7 mm，大桩号岸右肢弹性偏位为-105.5 mm，大桩号岸主塔水平偏位校验系数在0.98～0.99之间。说明钢筋混凝土主塔水平抗弯刚度较大，满足设计要求。
3.4 纵向位移分析
主梁纵漂采用钢卷尺在小桩号岸伸缩缝处进行伸缩缝伸缩量、支座滑移测量。空载时读取初始数据，在加载过程中，采用钢卷尺测量伸缩缝的滑移量。主梁纵向位移以小桩号向大桩号方向为正，反之为负。
检测结果显示，在主梁纵漂工况（36车）作用下，小桩号岸伸缩缝最大变形量为229 mm，小于主梁纵漂理论值359.6 mm，主梁纵漂校验系数在0.60～0.64之间。南川岸支座最大纵向位移量为228 mm，最大竖向变位为0.36 mm。伸缩缝及支座变形协调性较好。
3.5 索力结果分析
在吊索索力增量工况（18车）下，根据计算结果，分别选取DG8、DG17、DG50吊索进行吊索索力增量测试得出：在吊索索力增大增量工况（18车）下，左侧（上游侧）DSL17吊索最大索力增量为160.15 kN，振动法检测索力增量校验系数在0.56～0.97之间。
4 结论
试验荷载作用下，主桥主梁应变校验系数在0.30～0.99之间;主桥索塔应变校验系数在0.42～0.92之间，满足设计要求;主桥主梁最大弹性挠度为66车工况下L/2截面，弹性挠度为1 459.1 mm，挠度校验系数在0.72～0.98之间;主缆最大弹性挠度为36车工况下L/4、L/2截面，弹性挠度为1 496.2 mm，挠度校验系数在0.82～0.99之间，满足设计要求;小桩号岸主塔水平偏位校验系数在0.99～1.00之间，满足设计要求;小桩号岸伸缩缝最大变形量为228 mm，小于主梁纵漂理论值359.6 mm，主梁纵漂校验系数在0.60～0.64之間，小桩号岸支座最大纵向位移量为228 mm，实测纵向漂移满足设计要求，主桥变形协调性较好;振动法检测索力增量校验系数0.56～0.97，满足设计要求。
该桥结构在试验荷载下处于弹性受力状态，主梁、主塔、主缆的强度和刚度性能良好，受力状况合理，桥跨结构能够满足设计荷载等级的要求。
参考文献：
[1]交通部公路科学研究所.大跨度混凝土桥梁的试验方法[M].北京：人民交通出版社，1982.