南宏斌，魏清環(huán)

(甘肅路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，甘肅 蘭州 730070)

橋梁是公路貫通的重要紐帶，其使用性能決定著公路交通的通暢與否，也與廣大群眾的生命財(cái)產(chǎn)息息相關(guān)[1]。但是橋梁在多種使用狀態(tài)下，長(zhǎng)期受到疲勞荷載，收縮徐變溫度效應(yīng)等引起梁體位移，以及雨雪侵蝕作用導(dǎo)致橋梁上部和下部結(jié)構(gòu)的老化和腐蝕，使結(jié)構(gòu)的承載能力、穩(wěn)定性以及安全性能經(jīng)受不同程度的考驗(yàn)，因此定期對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)和性能評(píng)定具有一定的理論及現(xiàn)實(shí)意義。

1 工程概況

青島新機(jī)場(chǎng)站前立交橋，全長(zhǎng)540.48 m，橋面寬18.5 m，橋面布置雙向四車(chē)道縱坡度3.4%，橫向坡度1.5%。其結(jié)構(gòu)為單跨 T形簡(jiǎn)支梁橋，引橋架空部分共21跨，設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)為汽-20級(jí)，掛車(chē)-100。

2 荷載試驗(yàn)

2.1 主要目的和內(nèi)容

測(cè)試結(jié)構(gòu)主要構(gòu)件在設(shè)計(jì)荷載作用下的受力性能，以此來(lái)判斷該橋在實(shí)際工作中的狀態(tài)。

對(duì)橋梁做靜載試驗(yàn)來(lái)判斷其承載能力，評(píng)定使用等級(jí)，同時(shí)也是為橋梁在維修加固設(shè)計(jì)和維護(hù)提供一定的依據(jù)。

對(duì)橋梁做動(dòng)載試驗(yàn)，評(píng)定橋梁在振動(dòng)狀態(tài)下的動(dòng)力性能。

主要對(duì)該橋的動(dòng)靜載試驗(yàn)展開(kāi)研究。根據(jù)《城市橋梁檢測(cè)與評(píng)定技術(shù)規(guī)范》(CJJ/T 233—2015)[2]相關(guān)規(guī)定，該橋的主要檢測(cè)項(xiàng)目及內(nèi)容如表1所示。

表1 動(dòng)靜載試驗(yàn)

2.2 靜載試驗(yàn)

本橋?yàn)榛炷罷梁橋，整個(gè)主要受力結(jié)構(gòu)由主梁、橫隔板、橋墩、橋臺(tái)和基礎(chǔ)組成。為了能夠真實(shí)地反映梁結(jié)構(gòu)的空間受力狀態(tài)，將采用空間理論和有限元程序midas Civil相結(jié)合的分析方法進(jìn)行靜力分析[3,4]。通過(guò)靜力分析來(lái)確定梁體的最不利位置處能夠承受的荷載極限以及位移極限。經(jīng)過(guò)荷載組合，結(jié)合空間理論計(jì)算和有限元計(jì)算，本試驗(yàn)采用控制荷載等級(jí)為汽-20，恒載結(jié)果如表2所示，汽-20結(jié)果如表3所示，以1#、3#、6#梁為例。

表2 恒載結(jié)果對(duì)比

表3 汽-20結(jié)果對(duì)比

圖1 汽20加載有限元模型

本試驗(yàn)選擇了兩輛25 t渣土車(chē)作為加載車(chē)輛，備用兩輛相同車(chē)型的車(chē)輛，選擇第七孔和第八孔作為測(cè)試截面，具體布置見(jiàn)圖2、圖3。

圖2 測(cè)試截面布置圖

圖3 跨中截面應(yīng)變測(cè)點(diǎn)

取第八跨跨中截面做對(duì)比，試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

表4 位移理論與實(shí)測(cè)對(duì)比

如表4和表5所示，校驗(yàn)系數(shù)均小于1，根據(jù)《城市橋梁檢測(cè)與評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》(CJJ/T 233—2015)相關(guān)規(guī)定，可判定該橋靜力強(qiáng)度滿(mǎn)足控制荷載等級(jí)的要求。

表5 應(yīng)力理論與實(shí)測(cè)對(duì)比

2.3 動(dòng)載試驗(yàn)

利用脈沖試驗(yàn)和行車(chē)余震測(cè)試來(lái)測(cè)試該橋梁的自振頻率、振型和阻尼比。

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的脈沖試驗(yàn)和理論計(jì)算，得到該橋的自振頻率對(duì)比如表6所示。

表6 自振頻率理論與實(shí)測(cè)對(duì)照

通過(guò)行車(chē)余震來(lái)測(cè)試該橋的阻尼比，測(cè)試結(jié)果如表7所示。

表7 阻尼比實(shí)測(cè)值

文獻(xiàn)[5]給出的鋼筋混凝土橋阻尼比經(jīng)驗(yàn)值和阻尼比推薦數(shù)值的平均值為0.032。從表7中數(shù)據(jù)可以看出，阻尼比平均為0.013 1，小于推薦值，結(jié)構(gòu)處于有效狀態(tài)。

3 結(jié) 論

(1)靜載試驗(yàn)顯示，該橋靜力強(qiáng)度滿(mǎn)足控制荷載等級(jí)的要求。

(2)通過(guò)動(dòng)載試驗(yàn)得到該橋的自振頻率實(shí)際值和理論值基本相近，且阻尼比小于0.032，該橋的動(dòng)力特性滿(mǎn)足要求。

綜上所述，利用動(dòng)靜載試驗(yàn)可以有效地檢測(cè)橋梁的工作狀態(tài)，評(píng)估其承載能力，明確橋梁現(xiàn)階段真實(shí)存在的問(wèn)題，對(duì)后續(xù)橋梁的養(yǎng)護(hù)提供一定的指導(dǎo)。