苏通大桥斜拉桥动静载试验报告

苏通大桥斜拉桥动静载试验报告上海同济建设工程质量检测站2008年3月苏通大桥主桥斜拉桥动静载试验报告i苏通大桥斜拉桥动静载试验目录1概述………………………………………………………………………………1-11.1工程概况…………...………………………………………………………1-11.2试验目的、内容与依据…………………...………………………………1-42外观检查…………………………………………………………………………2-12.1检查内容……………………..….…………………………………………2-12.2外观检查成果………………..….…………………………………………2-22.2.1索塔锚固区和索梁锚固区的表观状况……………………………2-22.2.2塔梁间阻尼器及桥面上斜拉索阻尼器表观状况…………………2-42.2.3支座和伸缩缝外观.…………………………..……………………2-62.2.4墩台可及部位混凝土裂缝检查.…………………………………2-102.2.5索塔塔身外观检查…………………..……………………………2-222.3小结………………………………………………………………………2-313结构几何状态测量………………………………………………………………3-13.1测量概况……………………………………………………………………3-13.1.1测量内容.………………………………..…………………………3-13.1.2测试程序…………..……………………………..…………………3-13.2测量成果……………………………………………………………………3-33.2.1苏通大桥GPS控制点复测平差结果………...……………………3-33.2.2苏通大桥C级GPS点观测偏差结果………………...……………3-43.2.3苏通大桥一级导线和二等水准控制点测量成果…….…………3-43.2.4支点控制点高程测量成果………………………………….……3-73.2.5苏通大桥桥面线形测量成果……………………………………3-93.2.6主桥桥墩承台测量成果…………………………………………3-103.2.7塔身测量成果……………………………………………………3-123.3小结…………………………………………………………………….…3-124恒载索力测定……………………………………………………………………4-14.1测试概况……………………………………………………………………4-1苏通大桥主桥斜拉桥动静载试验报告ii4.2索力测试结果………………………………………………………………4-24.2.1安装阻尼器前索力测试结果……………………………………4-24.2.2安装阻尼器后索力测试结果……………………………………4-34.3小结…………………………………………………………………………4-35静载试验…………………………………………………………………………5-15.1试验荷载……………………………………………………………………5-15.2试验内容、测点布置与测试仪器…………………………………………5-15.2.1试验内容……………………………………………………………5-15.2.2测点布置……………………………………………………………5-45.2.3测试仪器…………………………………………………………5-155.3加载与测试程序…………………………………………………………5-165.4加载效率…………………………………………………………………5-355.5试验结果与分析…………………………………………………………5-375.5.1钢梁应力…………………………………………………………5-375.5.2索塔应力…………………………..………………………………5-545.5.3桥面变形……………………………..……………………………5-555.5.4索塔变形……………………………………..……………………5-655.5.5斜拉索索力………………………………………………………..5-665.5.6风速、风向以及温度测试………………………………………..5-685.6小结.………………………………………………………………………5-706动载试验…………………………………………………………………………6-16.1测试内容与方法……………………………………………………………6-16.1.1测试部位及测点布置………………………………………………6-16.1.2测试内容……………………………………………………………6-26.1.3测试程序………………………….…………………………………6-26.1.4测试仪器……………………………………………………………6-26.2动载试验数据分析…………………………………………………………6-86.2.1钢梁动应力分析……………………………………………………6-86.2.2钢梁动挠度分析…………………...………………………………6-726.3小结…………………………………….…………………………………6-767振动特性测试……………………………………………………………………7-17.1振动测试概况..……………………………………………………………7-17.1.1测试内容...…………………………………………………………7-1苏通大桥主桥斜拉桥动静载试验报告iii7.1.2测试方法...…………………………………………………………7-17.1.3测点布置及测试程序...……………………………………………7-27.1.4测试仪器...…………………………………………………………7-37.2试验模态分析方法与信号处理………………………………..…………7-67.3实测振动特性及与理论值比较……………………………..……………7-177.3.1实测模态结果及与理论值比较……..……………………………7-177.3.2振动位移幅域分析…………….…………………………….……7-357.4小结………………………………………………………………………7-378总结与结论………………………………………………………………………8-18.1总结..………………………………………………………………………8-18.2结论..………………………………………………………………………8-2苏通大桥主桥斜拉桥动静载试验报告1-11、概述1.1工程概况苏通大桥位于江苏省东部的南通市和苏州（常熟）市之间，是交通部规划的黑龙江嘉荫至福建南平国家重点干线公路跨越长江的重要通道。大桥工程起于通启高速公路的小海互通立交，终于苏嘉杭高速公路董浜互通立交。路线全长32.4公里，主要由北岸接线工程、跨江大桥工程和南岸接线工程三部分组成。其中，跨江大桥工程总长8206米，主桥为跨径2088米的钢箱梁斜拉桥，辅桥为5×75m预应力混凝土连续梁桥和140+268+140m预应力混凝土连续刚构桥，南北引桥采用30、50、75米预应力混凝土连续梁桥。北岸接线工程路线总长15.1公里，设互通立交两处。南岸接线工程路线总长9.1公里，设互通立交一处。苏通大桥主桥采用100+100+300+1088+300+100+100=2088m的双塔双索面钢箱梁斜拉桥，桥面纵坡为1.5%，其中中跨处于R=36300m的圆弧竖曲线上，边跨设置三个桥墩。桥面标准宽度=0.5（护栏）+3.5（紧急停车带）+3×3.75（行车道）+0.75（左侧路缘带）+2.0（中央分隔带）+0.75（右侧路缘带）+3×3.75（行车道）+3.5（紧急停车带）+0.5（护栏）=34.0m。斜拉桥结构总体布置见图1-1。主梁采用扁平流线形钢箱梁。钢箱梁含风嘴全宽4100cm，不含风嘴顶板宽3540cm，底板宽为900+2300+900cm；中心线处高度400cm；节段标准长度1600cm，边跨尾索区节段标准长度为1200cm。根据受力需要，顶板在顺桥向不同区段采用了14mm～24mm不同的厚度，横桥向靠近外腹板2550mm范围内采用了20、24mm两种厚度，顶板设置了8～10mm厚的U型加劲肋；底板在顺桥向不同区段采用了12mm～24mm不同的厚度，并板设置了6～8mm厚的U型加劲肋。钢箱梁内设置了横隔板，其标准间距为400cm，根据受力需要，竖向支承、索塔附近梁段适当加密；横隔板采用整体式，由上、下两块板组成，上、下板熔透对接；非吊点处横隔板一般为10mm厚，拉索吊点处横隔板采用变厚度，即外腹板附近为16mm厚、中间为12mm厚。钢箱梁内设置两道纵隔板，除竖向支承区、压重区和索塔附近梁段采用实腹板式外，余均为桁架式。斜拉索在主梁上的锚固采用锚箱式，锚箱安装在主梁腹板外侧，并与其焊成一体。苏通大桥主桥斜拉桥动静载试验报告1-2斜拉桥桥跨立面布置斜拉桥桥面横向布置图1－1苏通大桥斜拉桥桥跨总体布置（尺寸单位：m）J34A1A34A34A1J1J1J34苏通大桥主桥斜拉桥动静载试验报告1-3索塔采用倒Y形，并在主梁下方设置下横梁一道。索塔总高300.40m，在桥面以上高度为230.41m，高跨比为0.212。塔柱采用空心箱形断面，上塔柱为对称单箱单室，外尺寸由900×800cm变化到1080×1740cm，壁厚在斜拉索锚固面为100cm，非锚固面为120cm；中、下塔柱为不对称单箱单室断面，外尺寸由1082×650cm变化到1500×800cm，壁厚120cm、150cm。斜拉索在索塔上的锚固，第1～3对直接锚固在上塔柱的混凝土底座上，其他采用钢锚箱锚固。钢锚箱包裹在上塔柱混凝土中。钢锚箱采用节段制作，节段长711.8～851.7cm，宽240cm，高230～355cm，节段间采用高强螺栓连接；钢锚箱与索塔之间侧向接触面采用剪力钉连接，最下端直接支撑于混凝土底座上。斜拉索共272根，边跨拉索编号由索塔至伸缩缝为A1～A34，中跨拉索编号由索塔至跨中为J1～J34（参见图1），分为PES7-139、PES7-151、PES7-187、PES7-199、PES7-223、PES7-241、PES7-283、PES7-313八种规格。最长斜拉索长为577m，最大规格为PES7-313，单根最大重量为59t。根据索力的不同，需要。斜拉索在钢箱梁上锚固点的标准间距为1600cm，边跨尾索区为1200cm；在塔上锚固点间距为230～270cm。索塔基础采用131根D280cm/D250cm钻孔灌注桩基础（钢护筒内径280cm），梅花形布置，主4号墩桩长117m，主5号墩桩长114m。辅助墩与过渡墩均采用普通钢筋混凝土分离式矩形薄壁墩，墩高约60m；单幅桥墩平面尺寸为850×500cm，标准壁厚为50cm。近塔辅助墩基础采用36根D280cm/D250cm钻孔灌注桩基础，行列式布置。远塔辅助墩和过渡墩基础均采用19根D280cm/D250cm钻孔灌注桩基础，梅花形布置。所有钻孔灌注桩均按摩擦桩设计，并考虑钢护筒与桩基础共同受力。索塔与主梁之间设置横向抗风支座和纵向具有限位功能的粘滞阻尼器，不设竖向支座。粘滞阻尼器对脉动风、刹车和地震引起的动荷载具有阻尼耗能作用，不约束温度和汽车引起的缓慢位移；当静风、温度和汽车引起的塔梁相对纵向位移在阻尼器设计行程以内时，不约束主梁运动，超出行程时，对主梁运动产生固定作用。主梁与过渡墩及辅助墩之间设置纵向滑动支座，并限制横向相对位移。主桥钢箱梁水平抗风支座采用盆式橡胶支座。辅助墩与过渡墩墩顶采用单向滑动的防海洋大气腐蚀球形拉压钢支座。主梁南北两端各设伸缩缝一道，其不受约束的伸缩量为±1.3m。苏通大桥主桥斜拉桥动静载试验报告1-4苏通大桥斜拉桥主要构件材料：z索塔采用50号混凝土，过渡墩及辅助墩墩身采用40号混凝土，承台采用35号混凝土，桩基础采用35号水下混凝土。z主梁采用Q370qD和Q345qD钢材，钢材屈服强度及其相关容许应力随板厚变化根据GB/T714－2000规定执行。z斜拉索材料采用φ