南京長江二橋南汊主橋荷載試驗
試驗報告
西南交通大學結構工程試驗中心
二○○一年二月
南京長江二橋南汊橋荷載試驗
試驗報告
§1 概述
南京長江二橋南汊橋結構形式為雙塔雙索面扁平流線閉口鋼箱梁斜拉橋，在邊跨設定過渡墩和輔助墩，跨徑布置為：58.5m+246.
5m+628m +246.5m + 58.5m=1238m，共計五跨。
主塔採用倒y型空間砼索塔，總高195.41m，主梁採用扁平流線型鋼箱梁，樑高3.50m，梁寬33.
60m，橋面採用正交異性板，設雙向2%的橫坡。全橋共用斜拉索80對（160根）。橋跨支撐體系包括過渡墩、輔助墩及索塔處豎向、橫向限位支座，形成半漂浮體系。
設計荷載等級為汽—超20，按8車道布置。橋跨總體布置如圖1-1所示。
受南京長江二橋建設指揮部委託，西南交通大學結構工程試驗中心對該橋進行成橋荷載試驗，試驗於二○○一年一月五~十四日在南京長江二橋南汊橋現場進行。現將試驗結果報告如下。
§2 試驗目的
1、 檢驗設計與施工質量，確定工程的可靠性，為竣工驗收提供技術依據；
2、 驗證設計理論、計算方法及設計所採用的各種假設的正確性與合理性，為今後設計工作積累科學資料；
3、 直接了解橋跨結構的實際工作狀態，判斷實際承載能力，評價橋跨結構在設計使用荷載下的工作效能；
4、 通過動力試驗了解橋跨結構的固有振動特性，分析其在長期使用荷載階段的動力效能，論證其抗風、抗震效能，確定結構使用條件和注意事項。
§3 試驗內容
試驗主要專案或內容包括：
1、 已竣工結構實際狀況調查，內容包括：
1) 通過設計、施工和監理單位蒐集了解橋梁結構竣工資料；
2) 橋梁結構表觀狀況檢查。
2、 結構靜力試驗，主要內容包括：
1) 加勁梁正交異性橋面板的工作效能及其承受區域性重車作用的區域性應力載入試驗；
2) 加勁梁控制截面在最不利設計荷載彎矩下截面應力載入試驗；
3) 試驗荷載作用下斜拉索索力增量測試。
3、 結構動力試驗，主要內容包括：
1) 脈動試驗，用於測定結構固有振動特性（頻率、振型和臨界阻尼比）；
2) 無障礙行車試驗，用於測定橋面鋪裝層完好時執行車輛荷載作用下橋跨結構的動力反應；
3) 有障礙行車試驗，模擬在橋面鋪裝區域性損傷情況下，橋跨結構在執行車輛荷載作用下的動力反應；
§4 試驗荷載
§4.1 靜載試驗荷載
靜力試驗荷載採用兩種載重汽車：標準車為「東風-康明斯」，單車總重量141kn，重車為「太脫拉」，單車總重量285kn。對每一檢驗專案，所需車輛荷載的數量，根據設計控制荷載產生的最不利效應值按下式所定原則等效換算而得：
，式中，
η為靜力試驗荷載效率；
sstate為試驗荷載作用下檢驗專案計算效應值；
s為設計控制荷載作用下檢驗專案的最不利計算效應值；
μ為規範採用的衝擊係數。
§4.2 載入方式與分級載入
為了獲得結構試驗荷載與變位關係的連續曲線和防止結構意外損傷，針對不同檢驗專案，靜力試驗荷載分別按1~3級載入，2級卸零；載入方式為單次逐級遞增到最大荷載，然後卸到零級荷載。對同一加勁梁斷面試驗，先加偏載，而後滿載，最後卸零，並對主跨跨中截面載入等主要工況進行重複載入。
靜力試驗荷載的載入分級，主要依據試驗載入車在檢驗專案(主要為內力)影響面內縱橫向位置的不同以及載入車數量多少而分成設計控制荷載產生的該檢驗專案最不利效應值的50%和100%。
§4.3 載入位置與載入工況
載入位置與載入工況的確定主要依據的原則是：盡可能用最少的載入車輛達到最大的試驗荷載效率，同時應考慮簡化載入工況，縮短試驗時間，並在滿足試驗荷載效率的前提下對載入工況進行適當合併，每一載入工況依據控制檢驗專案設定，同時兼顧其他檢驗專案。本次靜力試驗經過優化合併後，確定的載入工況，對應載入位置以及相應的測試斷面如圖4.
3-1所示；所確定的載入工況以及各工況對應載入位置以及相應的檢驗及觀測專案見表4.3-1。
表4.3-1 各靜力載入工況對應的檢驗及觀測專案
§4.4 靜力荷載布置
§4.4.1 靜力載入截面布置
靜力載入截面布置如圖4.4-1~圖4.4-2及表4.4-1所示，各工況試驗荷載的效率係數見表4.4-2。
§4.4.2 靜力試驗引導程式
1、 載入回0；
2、 零載工況i-1-1i-1-2回0i-2-1 i-2-2回0i-3-2回0；
零載工況i-1-2回0。
表4.4-1 靜力載入各工況載入截面及荷載布置
注：表中的a表示「東風—康明斯141」型車，b表示「太脫拉」型車。
表4.4-2 靜載試驗各工況荷載效率係數表
荷載效率係數在0.80~0.90之間。
§4.5 動載試驗荷載
動載試驗載入採用兩輛單車重285kn「太脫拉」型重車載入，兩車分別在上、下行道的中間車道上與橋軸線對稱同步同向行駛。
動載試驗分為無障礙行車和有障礙行車。
§5 試驗方法
§5.1 靜載試驗測試專案及方法
1、 勁梁正交異性橋面板第二體系應力及加勁梁控制截面應力，採用在鋼箱梁底板頂面和正交異性橋面底板貼上由阻值120ω箔式應變計組成的應變花，並由日產ucam-70a萬用資料採集系統進行應變測量，溫度補償用放置在測點附近的事先貼於小鋼板上的應變花實現補償。每一觀測截面處設一觀測站。
2、 斜拉索索力增量採用激勵振動測定法測定；
3、 加勁梁的豎向撓曲變形，由設在橋面沿橋軸線及上、下游邊緣線分南北兩半跨的測點按三等水準施測綱要進行閉合水準測量；
4、 主塔塔頂水平變位採用測距標準差為(1mm＋2ppm)、測角標準差2的全站儀進行極座標四測回觀測，並輔以光學測定南塔塔頂指定點到固定基準點的距離加以檢驗；
5、 加勁梁縱向位移，採用百分表測量加勁梁樑端與過渡墩之間的相對位置變化實現。
§5.2 靜載試驗測試斷面及測點布置
1、 加勁梁各測試斷面位置及其測點布置見圖4.3-1；
2、 塔頂位移及梁體撓度測點布置見圖5.2-1；
3、 斜拉索索力測量索號布置見圖4.3-1。
§5.3 靜力試驗資料處理方法
各載入工況下，各類資料報括應力、撓度及位移測試流程圖分別見圖5.3-1、圖5.3-2。
§5.4 動載試驗方法
1、 橋跨自振特性測試，在橋面無任何交通荷載以及橋梁附近無規則振源的情況下，測定橋跨結構由於橋址處風荷載、地脈動、水流等隨機荷載激勵而引起的橋跨結構微幅振動響應；
2、 無障礙行車試驗，在橋面無障礙情況下，用兩輛載重車(單車自重285kn)分對稱和非對稱兩種情況，以10、20、30、40km/h……的速度往返通過橋跨結構，測定橋跨結構在執行車輛荷載作用下的動載反應；
3、 有障礙行車試驗，其動載試驗荷載及其作用方法與無障礙行車試驗相同。不同的是，需在橋跨結構中跨跨中截面處橋面上設定障礙物(其橫斷面為弓形，底寬30cm，矢高7cm)模擬橋面鋪裝區域性損傷狀態，以測定橋跨結構在不良橋面狀態下執行車輛荷載作用的動載反應。
§5.5 動載試驗測點布置
1、 脈動試驗主要測記橋跨結構測點振動加速度，測點布置如圖5.5-1和5.5-2所示。
2、 無障礙和有障礙行車試驗主要測記加勁梁的動應力和動撓度，測點布置見圖4.3-1。
§5.6 動載試驗測試專案及測試方法
§5.6.1 動載試驗測試專案
1、 橋跨結構自振特徵測試，主要測定橋跨結構固有模態頻率、振型和臨界阻尼比，加勁梁的側彎正對稱一階（f2）和反對稱一階（f10）、豎彎正對稱一階（f3）和反對稱一階（f4）、反對稱豎彎加縱漂（f1）、以及扭轉反對稱一階（f12）等振型引數。
2、 主塔結構自振特徵測試，主要測定主塔固有模態頻率、振形和臨界阻尼比。
3、 無障礙行車試驗和有障礙行車試驗，主要測定加勁箱梁中跨跨中截面應力動態增大效應；
4、 跳車試驗主要測定加勁箱梁中跨跨中截面的應力動態增大效應。
§5.6.2 動載試驗測試方法
1、 橋跨結構和主塔結構自振特性測試採用b&k伺服加速度感測器和速度型感測器，配伺服放大器由磁帶機或計算機記錄其輸出訊號。
2、 加勁箱梁動應力測試，採用在鋼箱梁內部表面的阻值為120的應變計，配日產6m92型動態應變儀輸出電壓訊號，由磁帶機記錄。
3、 加勁梁動撓度由bjqn-4型橋梁光電撓度儀配便攜計算機測記。
4、 模擬磁帶機測記訊號，在室內間放給fft訊號處理分析儀進行頻域和時域處理分析。計算機所測記訊號，直接使用專用軟體處理。
§5.7 動載試驗資料處理方法
1、 自振特性測試
採用脈動法或重車激振餘振法進行自振頻率測試，由加速度感測器作拾振器，經電荷放大到磁帶機內，然後進行訊號回放處理。
2、 激振試驗測試
根據對靜載試驗結果的初步分析，選擇荷載效應大的測點作為動應力測點。測試在各種車速及工況下動應力測點動應力，截面衝擊係數採用不同行車速度動應力與基準行車速度動應力相應的增幅換算；內力影響線測試、動態增大效應也採用動應力換算的方法進行。激振測試流程和資料處理流程分別見圖5.
7-1和圖5.7-2。
§6 試驗裝置
§6.1 靜載試驗用裝置
1、 加勁梁應力測試，採用應變測試系統（二套200測點＋一套20測點）；
2、 加勁梁的豎向撓度測試，採用全站儀（二台）；
3、 加勁梁端部順橋向位移測定，採用高精度水準儀（二台）；
4、 塔頂位移測定，採用全站儀（二台）；
5、 溫度測定，採用美國產溫度測試槍；
6、 斜拉索索力測試，採用索力儀（二台）；
7、 通訊聯絡用16臺對講機，以及其它輔助裝置。
§6.2 動載使用裝置
1、 動應變測試，用一台6m92日產8通道動態應變儀；
2、 動態資料採集，用二台美國intch datalog動態資料採集儀；
3、 動態分析，用一台b&k3032動態分析儀；
南京長江二橋南汊斜拉橋合龍技術
崔冰馮良平唐亮何畏 中交公路規劃設計院 西南交通大學土木工程學院 摘要 南京長江二橋南汊主橋是一座主跨628m，雙塔 雙索面鋼主梁的斜拉橋。該橋鋼箱梁採用菱形吊機吊裝，鋼箱梁節段長度一般為15m，主跨南北兩個懸臂各20個梁段，合龍段長度約6 15m。該橋合龍時段正值南京的酷暑季節，鋼箱梁受日照影響頂...
南京長江大橋簡介
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《南京長江大橋》教學設計之五
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