曹文婷

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

1 橋梁概況

圓架河大橋橋跨布置：全橋共五聯(lián)5×25 m+5×25 m+(55+90+55)m+4×30 m+(24+4×25)m；第三聯(lián)主橋(55+90+55)m采用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，其余上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)應(yīng)力混凝土(后張)小箱梁，先簡支后連續(xù)；下部結(jié)構(gòu)采用柱式墩，墩臺采用樁基礎(chǔ)。平面位于R=4 100 m的右偏圓曲線上，橋面橫坡為雙向2%，縱斷面位于R=5 000 m的豎曲線上；墩臺徑向布置。采用四車道一級公路標準建設(shè)，設(shè)計速度80 km/h，橋?qū)?8.5 m，公路-I級。為評定該橋是否滿足荷載承載能力要求，需對其進行動靜荷載試驗。

2 動載試驗

通過測定橋梁試驗跨在試驗動荷載作用下橋跨結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)，了解結(jié)構(gòu)動力特性以及控制截面在試驗荷載下的動力性能，評定橋梁的動力性能。

2.1 試驗內(nèi)容及測點布置

試驗內(nèi)容：橋跨結(jié)構(gòu)自振特性測定；全橋J1、J3截面行車動力響應(yīng)測定。

測點布置：通過建立Midas civil有限元模型分析受力情況，確定荷載試驗控制截面，邊跨最大拉應(yīng)力為J1截面，由模型得知J1截面距離10#墩18.5 m；中跨跨中最大正彎矩為J3截面，由模型得知J3截面距離10#墩100 m。

2.2 試驗過程

采集橋跨結(jié)構(gòu)自由振動狀態(tài)下代表性部位振動加速度、特征截面動應(yīng)變時域信號，通過頻譜分析等方法得到橋跨結(jié)構(gòu)自振特性參數(shù)。

自振特性測定試驗采用的激勵方式：(1)脈動試驗：在橋面無任何交通荷載的情況下，利用環(huán)境隨機激勵，進行長時間脈動響應(yīng)信號采集；(2)行車余振激勵：加載車輛以不同的速度通過橋梁，采集車輛出橋后橋跨結(jié)構(gòu)的自由振動信號；(3)剎車余振激勵；(4)模態(tài)測試。

2.3 試驗結(jié)果

(1)結(jié)構(gòu)自振特性理論計算結(jié)果

采用有限元模型計算橋跨結(jié)構(gòu)自振特性，其結(jié)果見圖1。

圖1 一階豎向計算振型(f1=1.329 Hz)

(2)結(jié)構(gòu)自振特性試驗結(jié)果

通過脈動、行車余振橋梁振動，拾取結(jié)構(gòu)自振信號，并分析計算得到結(jié)構(gòu)的自振頻率。

表1 自振特性試驗結(jié)果匯總表

試驗橋跨結(jié)構(gòu)實測豎向一階頻率均值為1.500 Hz。根據(jù)《公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程》(JTG/TJ21-2011)中第5.9條的相關(guān)規(guī)定，實測自振頻率fmi與理論自振頻率fdi的比值為1.129，因此確定該橋自振頻率評定標度均為1。

(3)行車動力響應(yīng)檢測結(jié)果

實測動應(yīng)變和應(yīng)變增大系數(shù)見表2所示。

應(yīng)變增大系數(shù)隨車速的變化曲線見圖2。

表2 動應(yīng)變測試分析結(jié)果

(4)模態(tài)試驗結(jié)果

豎向振型擬選取邊跨在6等分點處布置測點，主跨在8等分點處布置測點， 參考點選在主跨的3/8跨處，即為共15個測試截面，每個測試截面只在中央側(cè)布置測點，共計15個測點。用1臺儀器同時測量(參考點位置儀器不動)，其余5臺儀器可移動測量，分3批次進行采集。

圖2 實測應(yīng)變增大系數(shù)隨車速的變化曲線

模態(tài)測試實測振型圖與理論振型圖見圖3～圖5，測試結(jié)果見表3。

圖3 模態(tài)測試1階振型圖(f1=1.514 Hz)

圖4 模態(tài)測試2階振型圖(f2=2.813 Hz)

圖5 模態(tài)測試3階振型圖(f3=3.516 Hz)

表3 豎向模態(tài)測試結(jié)果

3 結(jié) 語

實測該橋一階豎向頻率為1.514 Hz，大于相應(yīng)的理論計算值1.329 Hz，實測應(yīng)變增大系數(shù)在1.021～1.191之間。該橋動力特性和動力響應(yīng)正常。通過模態(tài)測試，可見本次動載試驗J1截面、J3截面與Midas civil有限元模型分析所選J1截面、J3截面一致，自振頻率與Midas civil有限元模型分析基本一致。