1、 PDF外文：http:/ -1- 出处： Journal of Bridge Engineering, 2004, 9(6): 531-540 中文 5930 字 高屏溪 斜拉桥现场静载试验 I-Kuang Fang； Chun-Ray Chen； and I-Shang Chang 摘要 现场静载试验是分析斜拉桥行为和确定其基本参数的一种有效方法。本文叙述了台湾最大跨径斜拉桥 高屏溪斜拉桥在投入运营之前的现场静载试验结果。试验中工采用了均部弯矩和扭矩等 40 种荷载工况来研究桥梁的行为。试验中还监测了气温变化对主梁挠度的影响。现在静载试验的结果包括 主梁
2、挠度，预应力混凝土箱梁的弯曲应变和索力变化。建立了桥梁的三维有限元模型。试验结果显示，在平面荷载作用下，桥梁的参数符合线性叠加原理，与分析模型的计算结果吻合较好。本文还对斜拉桥的挠度和索力设计规范进行了深入探讨。 关键词 ：斜拉桥；有限元方法；静载；荷载试验；监控；台湾 引言 由于审美上的吸引力和技术的进步，过去几十年中，现代斜拉桥在全球如雨后春笋般的兴起。 (Troitsky 1977； Gimsing 1999)。斜拉桥分析技术和施工技术的进步使斜拉桥的跨度大大增加。而随着跨度的增加，斜拉桥的行为变 得更加复杂，在衡量斜拉桥安全
3、性时，其基本参数如刚度，索力变化和斜拉桥稳定性等变得尤为重要。一般来说，现场静载试验是分析斜拉桥基本行为和确定斜拉桥必要数据的一种有效方法。此外，对于大跨度斜拉桥，建立一个与现场荷载试验结果合理关联的有限元模型对桥梁未来的维护是非常重要的。在过去十年中，一些大跨度桥梁的静载试验结果和分析模型已经被公布出来。 Hulsey and Delaney (1993)发表了 Captain William Moore Creek 斜拉桥的现场静载试验结果，并与一个二 维有限元模型做了比较。 Chang et al. (2001) and Zhang et al.(2001) -2
4、- 对香港 Kap Shui Mun 斜拉桥进行了环境振动试验并建立了三维有限元模型。Cunha et al. (2001)发表了 Vasco da Gama 桥的环境振动和自由振动试验结果，与3D 有限元模型吻合较好。 Worsak etal. (1992)总结了斜拉桥有限元模型中结构构件即桥塔、桥面板、连接和拉索的模拟。 拉索索力的变化会引起桥塔和主梁内力的重大变化。 Casas (1994)发现索力变化 10%会引起桥塔 100%的弯矩变化 和主梁 300%的弯矩变化。不管是在建设中的斜拉桥还是已经投入运营的斜拉桥，精确的测定拉索索力都是非常重要的。到目前为止，斜拉桥索力测试
5、的方法已经有很多种，如张拉千斤顶测试法、锚固端测压元件测试法、斜拉索伸长量测试法和应变计测试法等。一些研究人员研究出了基于振动法的多种索力测量方法 (Shinke et al. 1980； Casas 1994； Shimada 1994； Zui et al. 1996)。在这些方法中，基于弦振动理论的环境随机振动法是简单而适用的索力测量方法 (Casas 1994)。斜拉索的 有效长度和自振频率是与索力测量相关的重要参数。本文叙述了台湾高屏溪斜拉桥现场静载试验的过程和结果。荷载试验的反应包括主梁的挠度， PC 箱梁的纵向应变和索力的变化。研究了斜拉索的有效长度和自振频率。讨论了测试的挠度和
6、索力与斜拉桥设计规范的相关性。并用 SAP2000-Plus 软件建立了斜拉桥的三维有限元模型，并用静载试验的结果确定了模型的初始构型，以备日后研究。 高屏溪斜拉桥 如图 1 所示，高屏溪桥横跨高屏溪，总长 2615m，是台湾第二高速公路南部建设工程之一。它包括三种不同的桥型，一座斜拉桥，两座现浇悬臂梁桥 和三座高级短施工周期桥梁，长度分别为 510， 1018 和 1087m。高屏溪桥主梁为钢 混凝土组合连续梁，主塔为倒 Y 型，斜拉索为单索面半扇形，为台湾最长的斜拉桥。该桥的 -3- 立面图和主要截面及标高如图 2 所示。主塔高 183.5m，截面为中
7、空变截面形式。两面各有 15 对斜拉索，其中两对为背索（ B101 和 F101）。斜拉索一端锚固在主塔上，索距 4.2m，一端锚固在主梁上，边跨索距 11.8m，主跨索距 20m。桥面宽 34.4m，高 3.2m，共六车道双向行驶。主梁由边跨长 180m 的 PC 箱梁和主塔 330m 长的钢箱梁组成，距离水面线 45 高。 1996 年 4 月开工建设， 2000 年 1月投入运营。 因该桥处在台风区域，考虑到桥梁结构的复杂性和空气动力稳定性，对一个 1/150 的全桥模型和一个部分模型进行了强风载试验，以研究结构的效应。试验结果显示，在 52m/s 的临界风速作用下，不管是在施工阶段还是在运营阶段，桥梁都具有较高的抵抗能力和安全系数（ Wind 1994； Wenzel 1998）。为了监控桥梁在施工阶段和运营阶段的结构行为，还建立了该桥的静力和动力监控系统（ TANEEB 1995； Fang et al. 1999）。 现场静载试验 的目的和方法 现场静载试验的目的包括（ 1）检查监控设备的工作
