郭強(qiáng)

（新疆維吾爾自治區(qū)交通建設(shè)管理局，新疆 烏魯木齊 830000）

新疆省道315吉林臺(tái)大橋位于新疆維吾爾自治區(qū)省道315線(xiàn)K150+338處，橋梁編號(hào)S315654028L0200，該橋梁自2003年6月竣工建成。橋梁總長(zhǎng)294.1m。橋梁的上部結(jié)構(gòu)是鋼筋混凝土箱形拱，跨度60m，矢跨比1/6。設(shè)計(jì)拱軸線(xiàn)系數(shù)為2.514。下部結(jié)構(gòu)采用U形橋臺(tái)建設(shè)。

一、靜載試驗(yàn)

（一）荷載及測(cè)試項(xiàng)目甄選

以靜力荷載可以獲取新疆省道315線(xiàn)吉林臺(tái)大橋試驗(yàn)荷載下，其截面發(fā)生的應(yīng)變及變形，通過(guò)觀察數(shù)據(jù)和理論計(jì)算數(shù)據(jù)分析比對(duì)，以此得到各個(gè)截面實(shí)際信息，判斷其是否滿(mǎn)足規(guī)范性橋梁設(shè)計(jì)需求。在測(cè)試中，深入現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)展偏載試驗(yàn)，吉林臺(tái)大橋?qū)嶋H荷載橫向分布的情況，對(duì)大量數(shù)據(jù)分析，對(duì)橋梁的整體結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)分析。橋梁整體模型以MIDAS/CIVIL為支持，建立起有限元模型，通過(guò)計(jì)算出實(shí)際荷載效率系數(shù)及彎矩包絡(luò)圖，經(jīng)優(yōu)合理優(yōu)化后，以低樁號(hào)第10聯(lián)為實(shí)際試驗(yàn)知識(shí)，確定邊跨跨中、次邊跨中、中跨跨中、邊跨邊支點(diǎn)、邊跨中支點(diǎn)等，以此為不同試驗(yàn)截面，開(kāi)展試驗(yàn)，做偏載和中載試驗(yàn)。試驗(yàn)中，以6輛大型三軸載重貨車(chē)為試驗(yàn)荷載代表對(duì)象，平均每輛載重貨車(chē)控制重量為300kN。

圖1 吉林臺(tái)大橋拱圈斷面應(yīng)力（應(yīng)變）測(cè)點(diǎn)布置

圖2 吉林臺(tái)大橋拱圈斷面位移（撓度）測(cè)點(diǎn)布置

表1 實(shí)測(cè)一級(jí)荷載撓度推求跨中界面荷載橫向分布系數(shù)統(tǒng)計(jì)

圖3 典型測(cè)點(diǎn)AY1荷載及應(yīng)變曲線(xiàn)圖

（二）測(cè)量設(shè)備及測(cè)量方式

在主梁撓度變形測(cè)量上，主要以CDP型位移實(shí)現(xiàn)對(duì)TDS-602靜態(tài)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)的實(shí)際測(cè)量。其中，在主梁應(yīng)力測(cè)量換工作中，可以在吉林臺(tái)大橋箱梁上粘結(jié)SM-5A型號(hào)的智能化弦式應(yīng)變計(jì)，輔之以100x20mm的120的紙基電阻應(yīng)變片，以此為主要測(cè)量設(shè)備，聯(lián)合MB6TL靜態(tài)應(yīng)變測(cè)試中心測(cè)試，測(cè)試結(jié)果通過(guò)TDS-602靜態(tài)應(yīng)變采集設(shè)備測(cè)量并采集數(shù)據(jù)。

實(shí)際試驗(yàn)中，以SM-5A振弦式應(yīng)變計(jì)為支持，應(yīng)變計(jì)改變鋼弦實(shí)際張力，引起共振頻率變化，以此對(duì)應(yīng)應(yīng)變值分析計(jì)算，獲取應(yīng)變量程。測(cè)點(diǎn)布置如圖1所示。

（三）結(jié)果分析

以邊跨中截面（A-A）為例，列出截面偏載工況應(yīng)力變形及撓度值，與理論性計(jì)算數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，得到具體的荷載橫向分布狀態(tài)，如圖3所示。圖3中測(cè)點(diǎn)荷載及應(yīng)變曲線(xiàn)呈現(xiàn)出直線(xiàn)狀態(tài)，因此，橋跨在試驗(yàn)中，其荷載處于彈性工作性質(zhì)。表1為一級(jí)荷載撓度推求跨中界面荷載橫向分布系數(shù)統(tǒng)計(jì)，由數(shù)可得，荷載偏載下?lián)隙确植挤€(wěn)定，偏載作用下實(shí)測(cè)值相比偏大，分析吉林臺(tái)大橋質(zhì)檢結(jié)果，分析濕接頭、橫系梁表觀狀況，其橋梁橫向分布相比于理論較弱。

二、動(dòng)載試驗(yàn)

（一）以脈動(dòng)試驗(yàn)試驗(yàn)橋梁固有振動(dòng)

應(yīng)分析橋梁自身結(jié)構(gòu)，分析MIDAS理論數(shù)據(jù)舊路面，選擇測(cè)點(diǎn)數(shù)量最少、位置不處于振型節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)，在測(cè)試節(jié)點(diǎn)處安裝CA-YD-109拾震器，配置放大器和現(xiàn)代化DASP動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集設(shè)備，通過(guò)脈動(dòng)相應(yīng)信號(hào)，獲取新疆省道315線(xiàn)吉林臺(tái)大橋橋跨結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)信號(hào)，由計(jì)算機(jī)軟件處理信號(hào)。

測(cè)量得到主橋一階段頻率約為3.157Hz，二階段達(dá)到3.461Hz，三階段達(dá)到4.332Hz。相比于同類(lèi)跨徑橋梁，其頻率屬于正常范圍，實(shí)際試驗(yàn)值大于理論性計(jì)算值，其剛度基本滿(mǎn)足設(shè)計(jì)需求。

（二）以跑車(chē)試驗(yàn)測(cè)定橋梁結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)響應(yīng)

現(xiàn)代車(chē)橋偶爾振動(dòng)在理論上發(fā)展迅速，但是不同車(chē)輛動(dòng)力和參數(shù)具有復(fù)雜性和不確定性，對(duì)應(yīng)橋梁結(jié)構(gòu)阻尼具有離散型和橋面不平特點(diǎn)，單純依靠理論知識(shí)并不能解決實(shí)際問(wèn)題。應(yīng)通過(guò)實(shí)際試驗(yàn)，以經(jīng)驗(yàn)沖擊系數(shù)，分析橋梁動(dòng)力效應(yīng)。以30t載重車(chē)為支持，在橋面以10km/h、20km/h、30km/h、40km/h、50km/h速度行駛過(guò)檢測(cè)點(diǎn)。由控制界面測(cè)點(diǎn)，在行車(chē)試驗(yàn)時(shí)記錄具體撓度曲線(xiàn)，獲取對(duì)應(yīng)動(dòng)力系數(shù)。其中，以BJQL-4B橋梁撓度檢測(cè)儀實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的收集。實(shí)測(cè)活載沖擊，如表2所示。

表2 中跨跨中不同車(chē)速下行車(chē)沖擊系數(shù)

（三）跳車(chē)發(fā)測(cè)定結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)響應(yīng)

試驗(yàn)以300kN車(chē)輛后輪雜主橋跨中位置以15cm三角形墊木自然下落，對(duì)橋梁產(chǎn)生沖擊，橋梁發(fā)生的豎向振動(dòng)，測(cè)定此時(shí)橋梁中部振動(dòng)頻率及阻尼比。試驗(yàn)得到，該橋梁阻尼比處于0.01～0.03之間，振幅標(biāo)準(zhǔn)值達(dá)到0.4778mm＜1mm，滿(mǎn)足橋梁設(shè)計(jì)要求，剛度可靠。

對(duì)新疆省道315線(xiàn)吉林臺(tái)大橋各控制界面實(shí)際測(cè)試結(jié)果分析得到結(jié)論，其沖擊系數(shù)=1.0589～1.0805。

三、結(jié)論

試驗(yàn)分級(jí)加載，通過(guò)實(shí)際荷載試驗(yàn)，了解橋跨結(jié)構(gòu)在標(biāo)準(zhǔn)荷載下具體受力分布。測(cè)點(diǎn)荷載-撓度曲線(xiàn)及荷載-應(yīng)變曲線(xiàn)，在荷載影響下，呈直線(xiàn)狀態(tài)，荷載去除后，測(cè)點(diǎn)殘余變形處于20%以下，橋跨主梁在荷載下為彈性工作性質(zhì)。橋梁自振頻率大于理論數(shù)據(jù)值，最終試驗(yàn)結(jié)果為=1.0589～1.0805。此外，跳車(chē)試驗(yàn)得到吉林臺(tái)大橋橋跨結(jié)構(gòu)具體阻尼比處于0.01～0.03以?xún)?nèi)，其振幅標(biāo)準(zhǔn)值達(dá)到0.4778mm＜1mm，各項(xiàng)實(shí)際測(cè)試數(shù)據(jù)處于常值范圍內(nèi)，無(wú)異常變化，滿(mǎn)足大橋建設(shè)設(shè)計(jì)及國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求。對(duì)大橋進(jìn)行偏載的試驗(yàn)，測(cè)試得到橋梁實(shí)際橫向分布系數(shù)比設(shè)計(jì)理論橫向分布系數(shù)弱，實(shí)際投入使用后可能影響橋梁穩(wěn)定性，需在實(shí)際橋梁設(shè)計(jì)中，重視橋梁橫向分布情況，保障大橋安全系數(shù)穩(wěn)定。經(jīng)試驗(yàn)計(jì)算后，得出吉林臺(tái)大橋滿(mǎn)足汽車(chē)20級(jí)荷載作用需求，其靜態(tài)和動(dòng)態(tài)載荷試驗(yàn)對(duì)應(yīng)各項(xiàng)系數(shù)符合標(biāo)準(zhǔn)，殘余變形處于20%以下，橋梁整體剛度、強(qiáng)度及穩(wěn)定性可以滿(mǎn)足正常行車(chē)需求。