連續(xù)剛構橋梁荷載試驗結果的研究

鐘海宏

(廣州誠安路橋檢測有限公司，廣東 廣州 510420)

1 連續(xù)剛構橋梁荷載試驗的流程

1.1 荷載試驗的流程

收集橋梁的設計資料、施工工藝記錄、監(jiān)理記錄、材料和工藝試驗資料、養(yǎng)護記錄、維護記錄等一系列與橋梁相關的資料。然后對橋梁的橋面、承載結構、支座、基礎等現(xiàn)狀進行全面的檢查。之后確定好進行荷載試驗所需的設施和設備，在試驗現(xiàn)場將腳手架、測試儀表支架、測量儀器等器材提前搭建好，以便試驗的準備工作落實到位。

1.2 荷載試驗的實施階段

實施階段的主要任務是加載和記錄，試驗過程要嚴格按照試驗方案標準進行，采用適合的設備儀器對橋梁的構件進行加載，邊測量、邊加載、邊記錄，尤其對連續(xù)剛構橋的撓度、裂縫變化、應變情況等重點內(nèi)容要觀察記錄清楚，力求等到完善準確的試驗結果。

1.3 荷載試驗的結果分析和報告

通常在荷載試驗的實施階段試驗的項目比較復雜，試驗出的數(shù)據(jù)結果也比較雜亂，對荷載試驗的結果進行分析就是要將這些雜亂的數(shù)據(jù)有條理地整理清楚，在大量的觀測數(shù)據(jù)、文字記錄和圖標資料中找出一定的客觀規(guī)律性。按照需求和目的做分析報告，最終對試驗的對象進行較準確可靠的評估。

2 連續(xù)剛構橋梁動載試驗結果分析案例

大埠河大橋位于連平縣元善鎮(zhèn)境內(nèi)，左右幅橋跨布置為：3×25 m(預應力混凝土小箱梁)+(82+150+82)m(預應力混凝土連續(xù)剛構)+2×30 m(預應力混凝土小箱梁)。主橋主梁縱向按全預應力構件設計，主梁橫向按預應力混凝土A類構件設計；承臺、墩身和蓋梁為普通鋼筋混凝土結構。

本次動載試驗采用脈動法、自振法測試橋梁結構的自振特性，采用強迫振動法測試橋梁結構的動力響應。經(jīng)對實測頻率與理論計算頻率的對比分析，掌握主橋目前的動力性能與行車性能，宏觀把握該橋的整體剛度。測試內(nèi)容包括。

(1)橋梁結構的自振特性參數(shù)(自振頻率、振型、阻尼比)；

(2)行車試驗荷載作用下的動撓度、動應變及沖擊系數(shù)。

2.1 測試斷面及測試布點

D1～D13均為垂直拾振器，邊跨布置于跨中及四分點，跨中布置于跨中及八分點；H1～H7為水平拾振器(橫向)，布置于各跨跨中及墩頂；Z1和Z2為水平拾振器(縱向)，布置于墩頂；動撓度測點布置于中跨跨中橋面右側防撞墻上方，弓形障礙物設置于中跨跨中橋面上；動應變測點布置于中跨主梁底板底面。

2.2 測試結果及分析

(1)自振特性測試結果與分析

在地脈動、跳車和行車激振工況下，主橋實測橫彎1～2階、主梁實測豎彎1～4階自振頻率和實測阻尼比、理論計算頻率見表1所示，對比自振頻率實測值與理論值可知，實測自振頻率均大于理論值，說明結構的實際剛度大于理論剛度。典型陣型圖、測點頻譜圖見圖1、圖2。

表1 實測頻率及阻尼比測試結果表

備注：(1)表中波形分析的結果由跳車試驗實測數(shù)據(jù)經(jīng)濾波處理得到的單自由度振動信號分析所得；(2)表中“/”表示未對數(shù)據(jù)做相應的分析；(3)通過測試，環(huán)境條件符合試驗要求。

圖1 實測主梁豎彎一階振型(f=1.013 Hz)

圖2 地脈動工況D1#豎向測點頻譜圖

(2)沖擊系數(shù)測試結果與分析

①動撓度及沖擊系數(shù)測試結果

修正后無障礙行車試驗最大動撓度為6.83～7.32 mm，沖擊系數(shù)均為0.01，有障礙行車試驗實測最大動撓度為6.74～7.91 mm，實測沖擊系數(shù)為0.08～0.22。

表2 動撓度測試結果匯總表

②動應變及沖擊系數(shù)測試結果

無障礙行車試驗實測最大動應變介于24.3～30.6 με，實測沖擊系數(shù)范圍為0.02～0.04，有障礙行車試驗實測最大動應變介于28.4～36 .4με，實測沖擊系數(shù)范圍為0.15～0.19，制動試驗實測最大動應變?yōu)?6.3 με，實測沖擊系數(shù)為0.03。各測點實測動應變及沖擊系數(shù)結果見表3～表4所示。

表3 動應變測試結果匯總表

表4 動應變沖擊系數(shù)測試結果匯總表

測試結果表明，在同一車速下，有障礙行車比無障礙行車試驗實測沖擊系數(shù)要大的多，說明橋面不平整將加大車輛對橋梁的沖擊作用。因此，在橋梁運營中保持橋面平整非常重要。

(3)結論與建議

大埠河大橋左幅主橋實測自振頻率值大于理論值，說明結構實際剛度大于理論剛度。大埠河大橋左幅主橋在力學性能上滿足設計要求。

3 連續(xù)剛構橋梁荷載試驗結果的評定方法

3.1 結果的分析

連續(xù)剛構橋梁的靜載荷試驗結果評價指標主要體現(xiàn)在兩個方面，一是實測值和規(guī)范值之間的比較，二是實測值與理論值之間的比較，前者反映的是剛構橋梁的實際工作狀態(tài)，后者則反映的是剛構橋梁的工作性能。在對結果進行整理、分析、認識和理解過程中要了解試驗數(shù)據(jù)的內(nèi)在規(guī)律，從而對連續(xù)剛構橋梁進行一個有效的評價。

3.2 載荷能力的評估

對連續(xù)剛構橋梁進行動載荷試驗的主要原因要歸于橋梁的多動性，在使用和其本身相比的過程中，橋梁結構的阻尼系數(shù)、頻率和板型都會有所改變。在對剛構橋梁進行動載荷試驗的過程需要經(jīng)歷一個時間里程曲線，試驗者需要收集和整理整個時間歷程中的所有數(shù)據(jù)變化，再根據(jù)不同的情況選擇不同的數(shù)據(jù)分析處理方法，結合實際來對剛構橋的動載荷試驗結果進行有效的判斷。最后再根據(jù)相關的指標評價體系來對剛構橋梁的動力性能有一個全面的認識和把握。

4 結束語

橋梁工程作為我國建設發(fā)展過程中的基礎必備工程，研究其載荷和穩(wěn)定性的問題一直受到社會廣泛的關注。在連續(xù)剛構橋梁的建筑設計過程中，對連續(xù)剛構橋進行荷載試驗并對其試驗結果全面分析，可以較準確地連續(xù)剛構橋的性能和狀態(tài)。