南京长江二南汊桥荷载试验总报告静载

南京长江二桥南汊主桥荷载试验试验报告

西南交通大学结构工程试验中心

二○○一年二月

南京长江二桥南汊桥荷载试验

试验报告

§1 概述

南京长江二桥南汊桥结构形式为双塔双索面扁平流线闭口钢箱梁斜拉桥，在边跨设置过渡墩和辅助墩，跨径布置为：58.5m+246.5m+628m +246.5m + 58.5m=1238m，共计五跨。主塔采用倒Y型空间砼索塔，总高195.41m，主梁采用扁平流线型钢箱梁，梁高3.50m，梁宽33.60m，桥面采用正交异性板，设双向2%的横坡。全桥共用斜拉索80对（160根）。桥跨支撑体系包括过渡墩、辅助墩及索塔处竖向、横向限位支座，形成半漂浮体系。设计荷载等级为汽—超20，按8车道布置。桥跨总体布置如图1-1所示。

受南京长江二桥建设指挥部委托，西南交通大学结构工程试验中心对该桥进行成桥荷载试验，试验于二○○一年一月五~十四日在南京长江二桥南汊桥现场进行。现将试验结果报告如下。

§2 试验目的

1、检验设计与施工质量，确定工程的可靠性，为竣工验收提供技术依据；

2、验证设计理论、计算方法及设计所采用的各种假设的正确性与合理性，

为今后设计工作积累科学资料；

3、直接了解桥跨结构的实际工作状态，判断实际承载能力，评价桥跨结构

在设计使用荷载下的工作性能；

4、通过动力试验了解桥跨结构的固有振动特性，分析其在长期使用荷载阶

段的动力性能，论证其抗风、抗震性能，确定结构使用条件和注意事项。

§3 试验内容

试验主要项目或内容包括：

1、已竣工结构实际状况调查，内容包括：

1)通过设计、施工和监理单位搜集了解桥梁结构竣工资料；

2)桥梁结构表观状况检查。

2、结构静力试验，主要内容包括：

1)加劲梁正交异性桥面板的工作性能及其承受局部重车作用的局部应

力加载试验；

2)加劲梁控制截面在最不利设计荷载弯矩下截面应力加载试验；

3)试验荷载作用下斜拉索索力增量测试。

3、结构动力试验，主要内容包括：

1) 脉动试验，用于测定结构固有振动特性（频率、振型和临界阻尼比）； 2) 无障碍行车试验，用于测定桥面铺装层完好时运行车辆荷载作用下

桥跨结构的动力反应；

3) 有障碍行车试验，模拟在桥面铺装局部损伤情况下，桥跨结构在运

行车辆荷载作用下的动力反应；

§4 试验荷载 §4.1 静载试验荷载

静力试验荷载采用两种载重汽车：标准车为“东风-康明斯”，单车总重量141kN ，重车为“太脱拉”，单车总重量285kN 。对每一检验项目，所需车辆荷载的数量，根据设计控制荷载产生的最不利效应值按下式所定原则等效换算而得：

0.1)1(8.0≤+=

≤S

Sstate

μη，

式中，

η为静力试验荷载效率；

Sstate 为试验荷载作用下检验项目计算效应值；

S 为设计控制荷载作用下检验项目的最不利计算效应值； μ为规范采用的冲击系数。

§4.2 加载方式与分级加载

为了获得结构试验荷载与变位关系的连续曲线和防止结构意外损伤，针对不同检验项目，静力试验荷载分别按1~3级加载，2级卸零；加载方式为单次逐级递增到最大荷载，然后卸到零级荷载。对同一加劲梁断面试验，先加偏载，而后满载，最后卸零，并对主跨跨中截面加载等主要工况进行重复加载。

静力试验荷载的加载分级，主要依据试验加载车在检验项目(主要为内力)影响面内纵横向位置的不同以及加载车数量多少而分成设计控制荷载产生的该检验项目最不利效应值的50%和100%。

§4.3 加载位置与加载工况

加载位置与加载工况的确定主要依据的原则是：尽可能用最少的加载车辆达到最大的试验荷载效率，同时应考虑简化加载工况，缩短试验时间，并在满足试验荷载效率的前提下对加载工况进行适当合并，每一加载工况依据控制检验项目设置，同时兼顾其他检验项目。本次静力试验经过优化合并后，确定的加载工况，

对应加载位置以及相应的测试断面如图4.3-1所示；所确定的加载工况以及各工

况对应加载位置以及相应的检验及观测项目见表4.3-1。

表4.3-1 各静力加载工况对应的检验及观测项目

§4.4 静力荷载布置

§4.4.1 静力加载截面布置

静力加载截面布置如图4.4-1~图4.4-2及表4.4-1所示，各工况试验荷载的效率系数见表4.4-2。

§4.4.2 静力试验加载程序

1、加载⇒回0；

2、零载⇒工况I-1-1⇒I-1-2⇒回0⇒I-2-1⇒ I-2-2⇒回0⇒I-3-2⇒回0；

零载⇒工况I-1-2⇒回0。

表4.4-1 静力加载各工况加载截面及荷载布置

73A=21A

76A=42A

23A+1

3B+5

3A=21A+3B

26A+1

6B+5

6A=42A+6B

56A+1

6B+2

6A=42A+6B

表4.4-2 静载试验各工况荷载效率系数表

荷载效率系数在0.80~0.90之间。

§4.5 动载试验荷载

动载试验加载采用两辆单车重285kN“太脱拉”型重车加载，两车分别在上、下行道的中间车道上与桥轴线对称同步同向行驶。

动载试验分为无障碍行车和有障碍行车。

§5 试验方法

§5.1 静载试验测试项目及方法

1、劲梁正交异性桥面板第二体系应力及加劲梁控制截面应力，采用在钢箱

梁底板顶面和正交异性桥面底板粘贴由阻值120Ω箔式应变计组成的应

变花，并由日产UCAM-70A万用数据采集系统进行应变测量，温度补偿

用放置在测点附近的事先贴于小钢板上的应变花实现补偿。每一观测截

面处设一观测站。

2、斜拉索索力增量采用激励振动测定法测定；

3、加劲梁的竖向挠曲变形，由设在桥面沿桥轴线及上、下游边缘线分南北

两半跨的测点按三等水准施测纲要进行闭合水准测量；

4、主塔塔顶水平变位采用测距标准差为(1mm＋2ppm)、测角标准差±2"的全

站仪进行极坐标四测回观测，并辅以光学测定南塔塔顶指定点到固定基

准点的距离加以检验；

5、加劲梁纵向位移，采用百分表测量加劲梁梁端与过渡墩之间的相对位置

变化实现。

§5.2 静载试验测试断面及测点布置

1、加劲梁各测试断面位置及其测点布置见图4.3-1；

2、塔顶位移及梁体挠度测点布置见图5.2-1；

3、斜拉索索力测量索号布置见图4.3-1。

§5.3 静力试验数据处理方法

各加载工况下，各类数据包括应力、挠度及位移测试流程图分别见图5.3-1、图5.3-2。