簡(jiǎn)析橋梁動(dòng)載檢測(cè)的基本防范

(廣州大學(xué) 廣東 廣州 510000)

一、項(xiàng)目概況

東紅村橋位于江門市江海區(qū)南環(huán)路，東西向。全長(zhǎng)48m，左右獨(dú)立的兩幅橋，雙向六車道。上部結(jié)構(gòu)是C40混凝土預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支空心板；板高0.95m，中板寬1.65m，邊板寬2.07m；下部結(jié)構(gòu)是直徑1m的柱式墩柱，樁柱式橋臺(tái)，直徑1.2m的鉆孔灌注樁。橋面鋪裝總厚18cm，下層為10cm厚C40混凝土現(xiàn)澆層，上層為8cm厚C40混凝土路面，設(shè)1條伸縮縫。該橋由中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)，竣工于2010年12月，該橋設(shè)計(jì)荷載為“汽超—20級(jí)，掛車—120”。

二、實(shí)施動(dòng)載檢測(cè)的必要性

當(dāng)橋梁遭受特殊災(zāi)害造成結(jié)構(gòu)損傷、定期檢測(cè)難以判斷、或需提高設(shè)計(jì)承載等級(jí)、超過設(shè)計(jì)使用年限及在定期檢測(cè)評(píng)為D、E級(jí)。定期檢測(cè)不能真實(shí)準(zhǔn)確反應(yīng)橋梁的現(xiàn)有狀態(tài)，需要特殊檢測(cè)來確定橋梁現(xiàn)有狀態(tài)，動(dòng)載檢測(cè)是常見的特殊檢測(cè)方法。

通過對(duì)該橋的動(dòng)載試驗(yàn)，測(cè)定其固有頻率、阻尼比、振型、動(dòng)力響應(yīng)系數(shù)等參量，對(duì)所按照的設(shè)計(jì)理論、采取的計(jì)算方法及設(shè)計(jì)過程中各項(xiàng)假定是否合理、正確進(jìn)行驗(yàn)證，從而判斷該橋的整體剛度及其動(dòng)力性能。對(duì)橋梁整體技術(shù)狀況等級(jí)和工作狀態(tài)作出綜合評(píng)價(jià)，對(duì)橋梁存在的安全隱患或不足提出相應(yīng)的處治建議，以供維修養(yǎng)護(hù)及管理部門決策，并為橋梁日后的養(yǎng)護(hù)提供科學(xué)的資料及依據(jù)。

三、橋梁檢測(cè)試驗(yàn)內(nèi)容

(一)檢測(cè)依據(jù)

根據(jù)《公路橋梁荷載試驗(yàn)規(guī)程》中第六章的相關(guān)規(guī)定，橋梁動(dòng)載試驗(yàn)應(yīng)測(cè)試橋跨結(jié)構(gòu)的自振特性(自振頻率、阻尼比)。自振特性的測(cè)試在橋梁無(wú)荷載作用下所處的自然環(huán)境中進(jìn)行，采用地脈動(dòng)為激振源。動(dòng)載試驗(yàn)采用DASP動(dòng)態(tài)測(cè)試與分析系統(tǒng)進(jìn)行。

根據(jù)《公路橋梁承載能力檢測(cè)評(píng)定規(guī)程》(JTG/TJ21-2011)規(guī)范中對(duì)實(shí)測(cè)自振頻率fmi理論計(jì)算頻率fdii的比值。按表3-1的規(guī)定確定自振頻率評(píng)定標(biāo)度。

表3-1 橋梁自振頻率評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

(二)有限元建模計(jì)算

采用MIDAS有限元軟件建立有限元計(jì)算模型作為理論依據(jù)。共建立222個(gè)節(jié)點(diǎn)，311個(gè)梁?jiǎn)卧?，如圖3.1所示。

圖3.1 有限元計(jì)算模型

采用該有限元模型進(jìn)行橋梁在的自振特性的分析計(jì)算。分析結(jié)果如標(biāo)3.2所示。

表3.2 自振特性理論計(jì)算結(jié)果

(三)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

通常結(jié)構(gòu)的L/4、L/2、3L/4點(diǎn)各設(shè)置測(cè)點(diǎn)。本次動(dòng)載試驗(yàn)對(duì)象為東紅村橋第三跨右幅橋，使用DASP動(dòng)載檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)該橋進(jìn)行地脈動(dòng)采集。L/2處采集結(jié)果以如圖3.2所示。

圖3.2 地脈動(dòng)第一跨L/2時(shí)程曲線圖

(四)結(jié)論對(duì)比

在DASP系統(tǒng)中，對(duì)時(shí)程曲線進(jìn)行快速傅里葉變換可以得到結(jié)構(gòu)的自振基頻。計(jì)算fmi/fdi，參考表3.1，確定評(píng)定標(biāo)度。在本橋中，評(píng)定標(biāo)度如表3.3所示。該橋結(jié)構(gòu)特性良好。

表3.3 評(píng)定標(biāo)度表

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，通過動(dòng)載試驗(yàn)，可以確定橋梁結(jié)構(gòu)在受到動(dòng)力荷載作用后的各項(xiàng)性能參數(shù)，再通過與設(shè)計(jì)要求的對(duì)比，確定橋梁結(jié)構(gòu)能否達(dá)到穩(wěn)定和安全，并為橋梁結(jié)構(gòu)正常使用及維修、管理等實(shí)際工作提供參考依據(jù)。