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        牌樓長江大橋動載試驗研究

        2020-09-08 01:32:12盧星輔
        黑龍江交通科技 2020年8期
        關(guān)鍵詞:長江大橋振型測點

        謝 勇,盧星輔

        (貴州省質(zhì)安交通工程監(jiān)控檢測中心有限責任公司,貴州 貴陽 550000)

        1 工程概況

        牌樓長江大橋設(shè)計為雙塔雙索面斜拉橋,跨徑布置為:4×57.5 m+730 m+4×57.5 m。鋼主梁段采用扁平鋼箱梁,結(jié)構(gòu)采用9跨連續(xù)半漂浮體系,空間密索布置。大橋距上游的萬州長江大橋約4.2 km,距下游的萬州長江二橋約4.8 km,為萬州區(qū)境內(nèi)的第四座長江大橋。

        2 動載試驗內(nèi)容

        橋梁結(jié)構(gòu)的動載試驗,主要是測試結(jié)構(gòu)自振特性參數(shù)和動力響應(yīng)值。自振特性參數(shù)主要是用傳感器布置在被測結(jié)構(gòu)振型的峰(谷)點上,選擇相應(yīng)參考點,同時記錄信號,進行分析得到。動力響應(yīng)主要測試動撓度,動應(yīng)變,動力放大系數(shù)等。但是目前對特大跨徑橋梁,目前尚缺乏實用可靠的、分辨率能較好滿足要求的動撓度測試設(shè)備。因此在現(xiàn)場條件受限無法測定動撓度時,通常采用動應(yīng)變來計算沖擊系數(shù)。

        2.1 自振特性參數(shù)試驗

        橋梁自振特性識別采取思路:有限元計算→現(xiàn)場試驗→調(diào)整計算參數(shù)→調(diào)整邊界條件→有限元計算→確定自振特性。

        自振特性參數(shù)主要通過結(jié)構(gòu)物自身隨大地的脈動來采取識別。脈動試驗實際就是封閉大橋兩端的交通,不讓任何車輛駛?cè)氪髽?,讓橋梁處于環(huán)境激勵下,做很小的微振動。本次試驗采用江蘇東華測試技術(shù)股份有限公司最新的DH5907N無線橋梁模態(tài)測試分析系統(tǒng),內(nèi)置三向測試模塊,可同時進行縱向,橫向,豎向的信號采集。在730 m主跨分為十等分,各個邊跨分為二等分,主墩上布置測點,單側(cè)共布置27個傳感器。為了得到大橋的扭轉(zhuǎn)振型,另一側(cè)也布置了27個傳感器,共54個。為了信號傳輸及振型測試的需要,選取了跨中附近的測點作為參考點,其余11臺儀器可移動測量,共分6批次進行測量。在測試過程中,為了保證采集的樣本量足夠,能夠滿足FFT分析時能夠加窗重疊,要求每個批次采樣時間都在40分鐘以上。

        2.2 動力響應(yīng)試驗

        橋梁結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)試驗,主要是測定結(jié)構(gòu)在動力荷載作用下的反應(yīng),如跑車、剎車、跳車等外部激勵,讓結(jié)構(gòu)做強迫振動,然后用相應(yīng)動載試驗設(shè)備設(shè)置一定的采樣頻率采集速度或加速度時域曲線,動應(yīng)變時程曲線,進行頻譜分析或進行沖擊系數(shù)分析。然后跟設(shè)計規(guī)范比較,看大橋的動力響應(yīng)是否超出正常范圍。

        2.3 測試截面及測點布置

        根據(jù)測試橋跨結(jié)構(gòu)形式及受力特性:選取主跨跨中截面J1作為動力響應(yīng)測試截面;選取邊跨二分點及主跨十分點作為自振特性參數(shù)截面。如圖1所示。

        3 試驗結(jié)果

        3.1 頻率、振型測試

        圖2 振型比較圖

        采用脈動測試的方法, 得出大橋的豎向振型,橫向振型,扭轉(zhuǎn)振型,并與理論模型進行比較,得出實測振型與理論振型基本吻合,且實測頻率均大于理論頻率,表明結(jié)構(gòu)剛度滿足設(shè)計要求。

        3.2 動應(yīng)變及動力響應(yīng)測試

        通過對動應(yīng)變跑車時程曲線計算得到測試截面的應(yīng)變增大系數(shù),圖3為測試截面典型測點動應(yīng)變里程曲線。

        圖3 J1截面底板測點與頂板測點動應(yīng)變里程曲線

        4 結(jié) 語

        (1)實測主橋豎向一階頻率為0.273 Hz,大于相應(yīng)的理論計算值0.261 Hz;主跨跨中截面底板實測應(yīng)變增大系數(shù)在1.02~1.06之間;頂板實測應(yīng)變增大系數(shù)在1.04~1.29之間;橋梁振型無異常情況,實測振型與理論計算振型吻合,實測阻尼正常,說明牌樓長江大橋動力特性和動力響應(yīng)正常。(2)在結(jié)構(gòu)動載測試中,要選擇合適的采樣頻率,對于大跨徑的柔性結(jié)構(gòu)橋梁,一定要采集足夠長的時間,做頻譜分析時頻率分辨率才能更精確。

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