0 引言

　　飞云江跨海特大桥主桥结构形式为(50+110+380+110+50)m双塔双索面叠合梁斜拉桥，索塔处设置1对竖向支座，纵向中跨侧设置黏滞阻尼器，对脉动风、刹车和地震作用引起的动荷载具有阻尼耗能作用，而对温度和行车引起的位移无约束。索塔处横向设置抗风支座，用于抵消风荷载及地震作用引起的主梁横向偏位。

　　1 静载试验内容

　　静载试验主要内容包括:(1)主要控制断面应变、应力;(2)主梁相应工况下纵向挠度和最大纵向偏位;(3)主塔断面在试验荷载作用下的应变、应力;(4)主塔在试验荷载作用下的最大纵向偏位;(5)斜拉索在试验荷载作用下的最大索力增量;(6)观察试验荷载作用下梁体可能出现的典型结构性裂缝发展、闭合情况。

　　2 静力特性评定

　　1)强度分析

　　依据桥梁一般测试及静载试验实测数据，结合理论值，通过主要测点应变校验系数对桥梁结构安全使用性能进行综合评定。

　　2)刚度分析

　　依据桥梁静载试验实测数据，结合结构分析计算结果，通过主要测点挠度、应变校验系数对桥梁结构刚度及荷载横向分布(含偏载系数)情况进行综合评定。

　　3)裂缝危害程度评估

　　结合试验过程中出现的典型裂缝宽度发展和闭合情况，对裂缝危害程度进行评估。

　　3 结构内力分析

　　1)主要计算参数如表1所示。

　　表1 主要计算参数 

　　表1 主要计算参数

　　2)计算模型采用Midas/Civil软件对飞云江跨海特大桥主桥进行有限元分析，计算模型如图1所示。

　　图1 计算模型  

　　4 测试断面选择

　　全桥主梁采用梁单元模拟，斜拉索采用桁架单元模拟，模型共791个结点、636个单元。根据桥跨结构活荷载内力包络图和位移包络图确定边跨主梁最大正弯矩测试断面(I—I断面)、1号墩墩顶主梁最大负弯矩测试断面(II—II断面)、次边跨主梁最大正弯矩及挠度测试断面(III—III断面)、2号墩附近主梁最大负弯矩测试断面(IV—IV断面)、中跨l/2跨主梁最大正弯矩/主梁跨中最大挠度测试断面(V—V断面)、主塔最不利弯矩测试断面(VI—VI断面)、主塔顶部最大偏位测试断面(VII—VII断面)，如图2所示。

　　5 测点布置

　　5.1 应变测点

　　1)主梁

　　考虑I—I,II—II断面外存在压重块，无法布置箱梁腹板中部的应变片，因此在I—I,II—II断面每个钢箱梁底板布置2个应变测点，沿钢箱梁腹板高度方向各布置2个应变测点，箱外混凝土顶板布置5个应变测点;在III—III,IV—IV,V—V断面每个钢箱梁底板布置2个应变测点，沿钢箱梁腹板高度方向各布置3个应变测点，箱外混凝土顶板布置5个应变测点。

　　图2 测试断面布置示意(单位:m)  

　　2)主塔

　　在VI—VI断面两侧各布置12个应变测点，并布置1个温度补偿片，用于抵消温度变化对应变(应力)的影响。

　　5.2 塔顶偏位测点

　　2,3号塔顶部各安装2个观测棱镜，测站分别布置在桥梁伸缩缝外，配合全站仪测试VII—VII断面加载工况塔顶纵向偏位。

　　5.3 主梁纵向偏位测点

　　主梁纵向偏位测试断面布置于主梁梁端伸缩缝处(边墩墩顶位置)，沿横桥向上下游两侧防撞护栏上各布置1个测点，采用钢卷尺进行测量。

　　5.4 索力增量测试测点

　　分别选取中跨塔侧左右幅4根塔索，采用DH5906型无线索力测试仪测试加载前后塔索索力增量。

　　6 试验荷载

　　1)荷载效率系数

　　依据JTG/T J21—01—2015《公路桥梁荷载试验规程》的规定，本工程主要工况静载试验荷载效率系数为0.85～1.05。

　　2)加载车辆

　　经计算确定静载试验加载需300kN载重汽车44辆，另准备4台载重货车作为备用车辆。现场加载车辆配重时整车质量允许误差为±10kN。

　　7 布载

　　按各测试断面最不利效应布载，即桥梁纵桥向按断面类型正负弯矩最不利处布载，横桥向按中载/偏载布载，共分17种试验工况。

　　8 试验过程

　　1)准备工作

　　试验前对桥跨结构进行整体检查，加载前须完成以下准备工作:(1)根据试验要求，记录加载车辆原始数据，对车辆位置进行分格划线。(2)按试验方案布置方式，对测点进行放样、划线。粘贴应变片时首先打磨找平并清洗干净各测点位置，应变片与应变导线焊接，使用万用表测量，保证应变系统良好后做防潮处理。为消除测试过程中大气温度变化的影响，每个断面均应处于相同温度场，因此均布设温度补偿片。(3)进行各类传感器与测试仪器导线连接工作，并开机调试。通过检查所有应变片及棱镜，确保整个试验过程处于良好状态。(4)进行预加载，进一步检查应变片、棱镜及全站仪是否处于正常工作状态，无误后按试验工况进行静载试验。

　　2)静载试验

　　各工况均分级加载，每级稳定时间5～10min。为使结构恢复弹性变形，卸载5～10min后进行下次加载，减小塑性残余变形的影响。试验过程中对重要测点进行监测，并及时将试验值与理论值进行对比分析。

　　9 试验结果及分析

　　理论值利用Midas/Civil软件计算得到，静载试验结果包括各测点应变、塔顶纵向偏位、主梁纵向偏位、索力增量，对比分析应变试验值与理论值可得以下结论。

　　1)在与设计荷载效应对应的试验荷载作用下，各工况应变实测数据规律性较好，各控制断面主要测点相对残余变形均<20%，叠合梁钢腹板测点应变基本呈三角形线性分布，实际中性轴与理论中性轴相近。

　　2)在与设计荷载效应对应的车辆荷载作用下，主要测点应变校验系数平均值为0.38～0.95，校验系数均<1.00，说明整座桥梁应力符合设计要求。

　　3)在与设计荷载效应对应的车辆荷载作用下，几个主要工况下挠度规律与计算结果吻合较好，主要测点相对残余变形均<20%，校验系数均<1.00。

　　4)在主塔最不利工况下，主塔塔顶相对残余变形均<20%，纵向偏位校验系数为0.51～0.81，均<1.0，说明主塔刚度满足规范和公路-I级设计荷载等级要求。最不利工况下主梁纵向偏位试验值为6.0～7.0mm，较理论值小。

　　5)索力增量测试结果表明，各加载工况试验荷载作用下，拉索索力增量试验值均小于理论值，满载实测索力增量校验系数为0.74～0.96，表明斜拉索向主塔传力正常。

　　6)试验前的外观检查仅发现主桥索塔塔柱侧壁与上横梁存在竖向裂缝，属于非受力裂缝，且裂缝宽度均未超限。而桥面板未发现裂缝，因此本次试验未设置裂缝传感器测点，试验过程中也未产生新裂缝。

　　综上所述，测试结构在设计荷载作用下处于弹性工作状态，强度和刚度满足设计要求，桥梁整体工作性能良好。

　　1 0 结语

　　对飞云江跨海特大桥进行静载试验研究，对试验内容、测点布置、试验过程等进行说明，并对比分析试验值与理论值。在与设计荷载效应对应的试验荷载和车辆荷载作用下，主要测点相对残余变形均<20%，校验系数均<1.00，且满载实测索力增量校验系数为0.74～0.96，可知飞云江跨海特大桥处于弹性工作状态，斜拉索向主塔传力正常，强度、刚度满足设计要求，整体工作性能良好。