劉超

摘要：對(duì)比了國(guó)內(nèi)外沖擊系數(shù)的相關(guān)規(guī)定，通過(guò)一座預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)鋼構(gòu)橋的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，對(duì)沖擊系數(shù)的試驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行了介紹和檢測(cè)結(jié)果分析，試驗(yàn)結(jié)果表明單獨(dú)采用基頻計(jì)算動(dòng)力沖擊系數(shù)難以準(zhǔn)確全面的反應(yīng)實(shí)際情況，還要充分考慮橋面的平整度等級(jí)，對(duì)沖擊系數(shù)的計(jì)算和試驗(yàn)提供了參考。

關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)鋼構(gòu)橋；沖擊系數(shù)；行車(chē)試驗(yàn)；平整度

1引言

行駛中的車(chē)輛對(duì)橋梁產(chǎn)生沖擊作用，增大了橋梁的響應(yīng)，以動(dòng)力沖擊系數(shù)（u）衡量車(chē)輛荷載對(duì)橋梁的影響。

2不同國(guó)家規(guī)范中u的規(guī)定

2.1中國(guó)規(guī)范

公路橋涵通用設(shè)計(jì)規(guī)范（2015）規(guī)定：

2.2美國(guó)規(guī)范

根據(jù)美國(guó)《公路橋梁狀態(tài)評(píng)估、荷載與抗力評(píng)定手冊(cè)》，進(jìn)行橋梁強(qiáng)度和服役極限狀態(tài)評(píng)定時(shí)，動(dòng)力沖擊系數(shù)取0.33。

2.3英國(guó)規(guī)范

英國(guó)鋼橋、混凝土橋和組合橋規(guī)范（BSI 2006）規(guī)定，u采用0.25。

通過(guò)對(duì)比計(jì)算，發(fā)現(xiàn)同等橋梁條件下，英、美兩國(guó)計(jì)算沖擊系數(shù)的取值比我國(guó)要高。

3工程案例實(shí)踐分析

3.1工程概述

對(duì)象為35m+60m+35m連續(xù)剛構(gòu)橋，預(yù)應(yīng)力混凝土單箱雙室截面，橋型立面圖見(jiàn)圖1。

通過(guò)靜載試驗(yàn)，得到撓度校驗(yàn)系數(shù)為0.62，強(qiáng)度滿(mǎn)足《公路橋梁承載能力檢測(cè)評(píng)定規(guī)程》（JTG/T J21-2011）相關(guān)規(guī)定要求，結(jié)構(gòu)處于彈性工作狀態(tài)。

3.2自振頻率計(jì)算和測(cè)定

采用Midas/Civil有限元軟件對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行特征值分析，主梁采用空間梁?jiǎn)卧M，橋面鋪裝及防撞墻作為附加質(zhì)量作用于主梁上，模型共106個(gè)節(jié)點(diǎn)、98個(gè)單元，橋梁計(jì)算頻率振型見(jiàn)圖2，采用跑車(chē)試驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)前三階豎向振動(dòng)頻譜圖見(jiàn)圖3，表2為模態(tài)參數(shù)所對(duì)應(yīng)的實(shí)測(cè)值與理論值，實(shí)測(cè)頻率大于計(jì)算頻率，橋梁剛度較大，橋梁狀態(tài)良好。

3.3動(dòng)力沖擊系數(shù)的測(cè)定

無(wú)障礙行車(chē)試驗(yàn)：采用兩輛載重310kN雙后軸卡車(chē)，沿橋中心線(xiàn)并列同向以10km/h、20km/h、30km/h、40km/h、50km/h、60km/h的車(chē)速，勻速通過(guò)主橋，發(fā)現(xiàn)中跨跨中動(dòng)撓度最大，無(wú)障礙行車(chē)動(dòng)撓度時(shí)程曲線(xiàn)見(jiàn)圖4。

根據(jù)圖4動(dòng)撓度時(shí)程曲線(xiàn)，采用數(shù)字低通濾波法求取最大靜撓度，經(jīng)數(shù)據(jù)處理分析得到無(wú)障礙行車(chē)試驗(yàn)沖擊系數(shù)實(shí)測(cè)值見(jiàn)表3。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明：車(chē)輛行駛速度是影響橋梁動(dòng)力響應(yīng)的重要因素，但是沖擊系數(shù)并不與車(chē)速成正比。

有障礙行車(chē)試驗(yàn)：模擬車(chē)輛駛過(guò)障礙物時(shí)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的沖擊，采用兩輛載重310kN雙后軸卡車(chē)，并列同向以10km/h、20km/h兩種車(chē)速在主跨跨中越過(guò)5cm高的弓形板，得到主梁中跨跨中動(dòng)撓度，有障礙行車(chē)動(dòng)撓度時(shí)程曲線(xiàn)見(jiàn)圖5，有障礙行車(chē)試驗(yàn)沖擊系數(shù)實(shí)測(cè)值見(jiàn)表4。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明：橋面平整度良好時(shí)，現(xiàn)有沖擊系數(shù)計(jì)算方法能夠滿(mǎn)足要求；一旦橋面平整度較差，沖擊系數(shù)會(huì)發(fā)生較大的跳躍，單獨(dú)采用基頻計(jì)算動(dòng)力沖擊系數(shù)難以準(zhǔn)確全面的反應(yīng)實(shí)際情況。

4結(jié)論與建議

橋梁動(dòng)力響應(yīng)對(duì)車(chē)輛行駛速度較敏感，車(chē)輛低速通過(guò)橋梁也可能引起較大的動(dòng)力沖擊響應(yīng)，目前世界范圍內(nèi)車(chē)速對(duì)動(dòng)力沖擊系數(shù)的影響，還沒(méi)有定性結(jié)論。

橋面平整度是影響動(dòng)力沖擊系數(shù)的重要因素，較差的路面平整度導(dǎo)致沖擊系數(shù)高于橋梁規(guī)范中的計(jì)算值，建議沖擊系數(shù)還應(yīng)根據(jù)橋面平整度等級(jí)而定，而不是依據(jù)現(xiàn)有規(guī)范單獨(dú)采用基頻計(jì)算動(dòng)力沖擊系數(shù)。

在橋梁檢測(cè)中，特別是橋面鋪裝較差的橋梁，沖擊系數(shù)取值偏小導(dǎo)致高估橋梁實(shí)際承載力，所以橋梁維護(hù)凸顯出重要意義。