查日葵 （安徽省公路工程檢測(cè)中心，安徽 合肥 230051）

1 橋梁工程概述

該橋梁工程位于六安市城市主干路—皋陶大道上，其主橋中心樁的標(biāo)號(hào)為K1+066，以樁號(hào)K0+877.5為起點(diǎn)，樁號(hào)K1+354.5作為終點(diǎn)。橫跨在淠河總干渠兩側(cè)，橋梁長478.0m。皋陶大橋南部的銜接道路工程，南端起自皋城路的車行道邊緣，北端至皋陶大橋工程，該銜接路段長231.028m，整體呈南北走向，道路的主軸線與其縱斷面基本服從于皋陶大橋的總體設(shè)計(jì)，為避讓位于皋城路口西側(cè)位置上的建筑物及其東側(cè)的預(yù)留用地，道路由北向南其寬度逐漸從45m變?yōu)?0m，其慢車道及其橋面非分隔綠化帶因此被相應(yīng)壓縮。K3+911位置上的三源河橋全橋總長為66m，橫跨三源河，橋跨布置成3×20m的簡(jiǎn)支轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)連續(xù)小箱梁形式，每幅在橫向方面設(shè)置了8片左右幅相同的箱梁，橋墩下部結(jié)構(gòu)用的是樁柱接蓋梁，橋臺(tái)部分是樁接蓋梁，樁基礎(chǔ)是鉆孔灌注樁。

2 引橋左中幅（28m+2×30m+20m）簡(jiǎn)支變預(yù)應(yīng)力連續(xù)組合箱梁部分的靜載試驗(yàn)

2.1 工況布設(shè)

該靜載試驗(yàn)測(cè)試的主要是在最不利設(shè)計(jì)荷載（靜載）下主梁各控制截面的內(nèi)力最大值。通過有限元橋梁專用計(jì)算分析軟件MIDAS/Civi2017為皋陶大橋引橋當(dāng)中左中幅第一聯(lián)（28m+2×30m+20m）簡(jiǎn)支變預(yù)應(yīng)力連續(xù)組合箱梁建立有限元模型，將驗(yàn)算荷載設(shè)為城-A級(jí)荷載對(duì)其展開計(jì)算分析。用有限元橋梁專業(yè)分析軟件MIDAS/Civi2017，求得在設(shè)計(jì)荷載作用下皋陶大橋試驗(yàn)聯(lián)的彎矩包絡(luò)狀況和應(yīng)力包絡(luò)狀況。按照《路橋承載能力測(cè)定規(guī)程》（JTG/T J21-2011）當(dāng)中的相關(guān)規(guī)定，并經(jīng)過細(xì)致的結(jié)構(gòu)計(jì)算明確該聯(lián)對(duì)應(yīng)的內(nèi)力控制斷面。從分析結(jié)果來看，在設(shè)計(jì)荷載跟該試驗(yàn)荷載的作用下，按照最大內(nèi)力所在的位置，可明確3個(gè)主要控制截面，再通過這個(gè)內(nèi)力控制截面，明確4個(gè)靜載試驗(yàn)工況。工況1：測(cè)試單幅第跨跨中周邊斷面正彎矩最大值（屬于偏載）；工況2：測(cè)試單幅第跨跨中周邊斷面正彎矩最大值（屬于中載）；工況3：測(cè)試單幅#墩頂周邊斷面負(fù)彎矩最大值（屬于偏載）；工況4：測(cè)試單幅第2跨跨中的C斷面上正彎矩最大值（屬于偏載）。

因該橋上部結(jié)構(gòu)用的是預(yù)應(yīng)力連續(xù)組合式箱梁，在橫向上包括多片梁，按照橫向分配特點(diǎn)，主要以偏載作為試驗(yàn)加載方式，以邊梁彎矩實(shí)施試驗(yàn)控制。

2.2 測(cè)點(diǎn)設(shè)置

2.2.1 布設(shè)應(yīng)變測(cè)點(diǎn)

按照經(jīng)驗(yàn)，測(cè)點(diǎn)不宜布設(shè)過多，但要保證觀測(cè)結(jié)果的質(zhì)量，布設(shè)的測(cè)點(diǎn)必須能反映結(jié)構(gòu)的應(yīng)變最大值及其沿梁高分布的實(shí)際規(guī)律。橋面板上表面由于橋面鋪裝構(gòu)造而不適合設(shè)置測(cè)點(diǎn)。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)條件，對(duì)各控制斷面進(jìn)行測(cè)點(diǎn)設(shè)置。

2.2.2 布設(shè)撓度測(cè)點(diǎn)

測(cè)量橋梁撓度時(shí)按照現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件和具體情況，通過精密水準(zhǔn)儀對(duì)各測(cè)點(diǎn)的撓度進(jìn)行測(cè)量，在不同工況控制斷面相應(yīng)的橋面位置上布設(shè)撓度測(cè)點(diǎn)，并在其墩臺(tái)頂布設(shè)支點(diǎn)沉降測(cè)點(diǎn)，每一個(gè)測(cè)點(diǎn)距離人行道內(nèi)側(cè)應(yīng)保持15cm，并依次將其編號(hào)為：0-1、……、4-1。測(cè)量橋梁撓度時(shí)按照現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際件和具體情況，通過精密水準(zhǔn)儀對(duì)各測(cè)點(diǎn)進(jìn)行撓度測(cè)量。為測(cè)得該橋每一個(gè)工況主梁撓度控制加載測(cè)點(diǎn)在試驗(yàn)荷載分級(jí)加載下的撓度變化過程，各級(jí)加載后均應(yīng)展開撓度測(cè)量。

2.3 試驗(yàn)荷載設(shè)置

2.3.1 效率系數(shù)

為了確保試驗(yàn)的準(zhǔn)確性，在確定試驗(yàn)荷載及其加載位置時(shí)，通過靜載試驗(yàn)效率實(shí)施控制。其中的效率系數(shù)ηq用的是0.85～1.05。按照結(jié)構(gòu)驗(yàn)算及其外觀檢查所得結(jié)果，結(jié)合明確的加載車輛軸載狀態(tài)將加載位置在橋面上標(biāo)出來。

2.3.2 加載車輛及其加、卸載程序

通過9輛后八輪自卸式載重車實(shí)施加載，加載的總噸位大約為350kN。①按照所要實(shí)現(xiàn)的荷載等級(jí)還有控制內(nèi)力影響線，采用50kN的試驗(yàn)加載車實(shí)施加載，使其造成的荷載效應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)荷載條件下控制效應(yīng)的最大狀態(tài)。②本次展開的是基本荷載試驗(yàn)，整個(gè)試驗(yàn)將不影響結(jié)構(gòu)的正常使用做為基準(zhǔn)。加載期間讀取所有控制截面上產(chǎn)生的應(yīng)變，若是發(fā)現(xiàn)異常即刻暫停試驗(yàn)。③每一個(gè)試驗(yàn)跨段加載測(cè)試工況的具體過程為1～3級(jí)，確保按逐級(jí)遞增的方式從零開始加載到試驗(yàn)最大荷載，再一級(jí)級(jí)的卸載。

3 引橋左中幅（28m+2×30m+20m）簡(jiǎn)支變預(yù)應(yīng)力連續(xù)組合箱梁動(dòng)載試驗(yàn)

3.1 橋梁結(jié)構(gòu)的模態(tài)試驗(yàn)

通過環(huán)境激勵(lì)法試驗(yàn)來對(duì)結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性進(jìn)行測(cè)試，早已被多次驗(yàn)證適合應(yīng)用于那些頻率較低、規(guī)模較大的結(jié)構(gòu)當(dāng)中。拾振器測(cè)點(diǎn)設(shè)置一般按照結(jié)構(gòu)理論分析推斷出的振型形狀，在較大變位處設(shè)置測(cè)點(diǎn)，以避開各階對(duì)應(yīng)的振型節(jié)點(diǎn)所在位置。本次試驗(yàn)共布設(shè)9個(gè)測(cè)點(diǎn)，且將測(cè)點(diǎn)設(shè)置在除墩頂處以外橋跨的四等分點(diǎn)位置上，測(cè)點(diǎn)從小樁號(hào)開始設(shè)置，逐漸向大樁號(hào)推進(jìn)，依次為 C1～C9。

3.1.1 自振頻率大小與振型

①計(jì)算出來的自振頻率理論值與振型，應(yīng)利用軟件建模并展開理論模態(tài)的相關(guān)計(jì)算，算得該橋的一階自振頻率理論值為1.451Hz，二階自振頻率理論值為2.726Hz，三階自振頻率理論值為3.692Hz：②自振頻率的實(shí)測(cè)值與振型，由頻譜分析可得一階頻率是1.451Hz，二階頻率是2.726Hz，三階頻率是3.692Hz利用模態(tài)采集分析軟件DHDAS展開模態(tài)分析，可以得到自振頻率的前三階f值、其模態(tài)振型以及與之相對(duì)應(yīng)的阻尼比ξ。

3.2 車輛激勵(lì)試驗(yàn)

3.2.1 行車試驗(yàn)

安排一輛試驗(yàn)用車，分別以20km/h、30km/h、40km/h、50km/h的速度從左幅勻速通過，將試驗(yàn)聯(lián)跨中（第跨）測(cè)點(diǎn)位置上的動(dòng)應(yīng)變時(shí)程響應(yīng)曲線測(cè)試出來。

①跨中時(shí)域波形圖

所采集到的行車試驗(yàn)聯(lián)跨中動(dòng)應(yīng)變時(shí)程響應(yīng)曲線見下圖。

試聯(lián)驗(yàn)跨中動(dòng)應(yīng)變時(shí)程曲線

②沖擊系數(shù)實(shí)測(cè)值及跟車速之間的關(guān)系曲線

該跨沖擊系數(shù)實(shí)測(cè)結(jié)果見表2。

沖擊系數(shù)實(shí)測(cè)表 表2

3.2.2 跳車激振試驗(yàn)

安排一輛試驗(yàn)所用重車從布設(shè)在試驗(yàn)跨跨中的一根高的枕木上面越過，車輛利用枕木出現(xiàn)的跳動(dòng)，產(chǎn)生對(duì)橋梁項(xiàng)目的沖擊作用，以便激起豎向上的橋梁振動(dòng)。同時(shí)通過動(dòng)態(tài)應(yīng)變采集與分析系統(tǒng)，對(duì)動(dòng)應(yīng)變時(shí)程響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行采集。由采集的跳車激振試驗(yàn)時(shí)對(duì)應(yīng)的時(shí)程響應(yīng)曲線中，可以分析出該振動(dòng)信號(hào)功率譜。

4 裂縫觀測(cè)結(jié)果

在加載各種工況期間，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)中的局部關(guān)鍵受力部位實(shí)施監(jiān)測(cè)，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)當(dāng)中產(chǎn)生裂縫的情況實(shí)施了監(jiān)測(cè)，一旦產(chǎn)生裂縫的話，就會(huì)對(duì)試驗(yàn)造成影響。本實(shí)驗(yàn)利用監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)橋梁在經(jīng)過試驗(yàn)荷載之后，未出現(xiàn)混凝土開裂的明顯現(xiàn)象。

5 結(jié)論

實(shí)踐證明，靜動(dòng)載試驗(yàn)確實(shí)可以有效的對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)際承載能力做出評(píng)估，且其整個(gè)試驗(yàn)過程與所得結(jié)果全都非常直觀。