成桥动静载试验研究.doc

1、成桥动静载试验研究摘要：现在桥梁成桥后的动静载试验是决定桥梁健康的最主要的检测手段之一，检测其动静载试验的方法及优越性，本文笔者根据所从事工作经验与自身工作实例从数据的采集、处理及分析各个阶段出发，结合实例对桥梁安全进行评估并提供实验数据。 关键词：成桥研究、动静载、安全检测、检测数据、 中图分类号：P624.8 文献标识码：A 文章编号： Abstract: static and dynamic load test after the Bridge to Bridge is one of the most important means of detection decided to bri

2、dge health, detection of static and dynamic load test method and the superiority of the author of this article based on work experience with their own examples of the work from the data collection various stages of processing and analysis, combined with examples of bridge safety assessment and provi

3、de experimental data.Keywords: bridge, static and dynamic loads, safety testing, test data, 随着交通事业的发展，我国跨线桥、立交桥、城市高架桥等不断增多。其中一些桥梁由于设计、施工外荷载作用、超载等原因，个别桥梁已出现颇为严重的损伤及垮塌现象。正因为这样，所以为了能够确定桥梁安全的运营，务必对桥梁进行必要的检查及维护，很显然仅依靠传统的仪器检测设备已不能满足对桥梁健康检查的需求。因此我们必须要通过更加的精确合理方法进行检测。目前比较常用的检测方法是动静载试验法。 本文的工程实例是简支转连续梁桥。简支转连

4、续梁桥涉及到体系转换及支点负弯矩的问题，在对此桥梁进行检测时采用的检测方法是常用的动静载试验法。此方法简单易行，测量准确。已在国内桥梁检测领域取得广泛应用。 1 工程概况 东莞某大桥，全长 1117.6m。大桥西引桥跨径组合为3x30+2x30+3x30+(34+35+34)=343m。设计荷载为城-A 级，结构形式为单箱双室混凝土箱梁。 图 1-1 试验跨平面图（单位：cm） 图 1-2 立面图(单位：cm) 2 静载试验方法及结果 2.1 概述 采用 MIDAS/Civil 有限元软件建立了某大桥的有限元计算模型，共建立 331 个节点和 324 个梁单元。采用该有限元模型进行桥梁的设计活

5、载及试验荷载内力、试验荷载反应和自振特性的分析计算。 利用动态规划加载法计算出某大桥在设计活载作用下控制截面的弯矩包络图。可见，该桥在城-A 级荷载作用下，边跨 0.4L 处截面的最大正弯矩为 8.27E+06N.m，9#支点截面处最大负弯矩为-7.64E+06N.m，中跨跨中处截面的最大正弯矩为 6.41E+06N.m，将控制断面的设计弯矩进行汇总。图 2-1 主梁在设计活载作用下弯矩包络图 2.2 静载试验 2.2.1 载位及荷载效率 为了获得结构试验荷载与变位及应力关系的连续性和防止结构意外损伤，加载方式为逐级递加到最大荷载。加载位置与加载工况确定的主要方式是：采用荷载等效的原则实施，在

6、满足试验荷载效率的前提下对加载工况进行适当优化，每一加载工况以某一检验项目为主。 本次试验需要 6 辆重约 350kN 的重车。试验步骤分为 7 级加载和 1级卸载共 3 个工况，通过 13 级加载，使边跨 8#9#轴跨主梁 0.4L 截面处正弯矩达到加载效率，通过 45 级加载，使 9#墩中线截面处负弯矩达到加载效率，通过 67 级加载，使中跨 9#10#轴跨主梁跨中截面处正弯矩达到加载效率。对应于各试验加载工况，该桥主梁控制截面试验荷载弯矩计算值、试验加载弯矩、加载效率如表 2-1 所示。 表 2-1 各工况控制截面弯矩值和试验荷载效率 在工况 1 试验荷载作用下，边跨 8#9#轴跨主梁

7、0.4L 截面加载效率计算值为 0.95，在工况 2 试验荷载作用下，9#墩中线处截面加载效率计算值为 0.95，在工况 3 试验荷载作用下，中跨 9#10#轴跨主梁 0.5L 截面加载效率计算值为 0.98。满足公路桥梁承载能力检测评定规程（JTG/T J21-2011）中荷载效率宜介于 0.951.05 之间的要求。 2.2.2 测点布置 变形测点布置：在试验桥幅的检测跨支点、四分点、跨中位置等处共设置 11 个挠度变形测点。 应变测点布置：检测跨应变测试断面选在边跨 0.4L 处 A-A 截面、墩顶处 B-B 截面以及中跨跨中处 C-C 截面，共设置 21 个应变测点。 2.2.3 挠度

8、（变形）测试结果 在各级试验荷载工况的作用下，检测桥跨在试验荷载下各主要挠度测点的计算挠度值、实测挠度值及两者的比较分别见下表所示。由表 2-2可知，在工况 1 试验荷载作用下，检测桥跨跨中主要测点（B3#、B3-1#）的挠度校验系数 在 0.680.80 之间，在工况 3 试验荷载作用下，检测桥跨跨中主要测点（B7#、B7-1#）的挠度校验系数 在 0.340.63之间，挠度校验系数均小于 1。试验结束前对试验桥跨进行了残余变形观测，主要测点的相对残余变位均未超过 20%，检测桥跨的残余变形值均能满足公路桥梁承载能力检测评定规程中关于桥梁主要测点相对残余变位的要求，表明结构处于弹性工作状态。

9、 表 2-2 试验荷载作用下主要测点断面挠度的实测值和计算值比较（mm）及相对残余 (注：表中挠度实测值已考虑支座变形影响) 2.2.4 应力（应变）测试结果 在各级试验荷载工况的作用下，检测桥跨主要应变测点的理论应变值、实测应变值及两者的比较见下表所示。由表 2-3 知，在工况 1 试验荷载作用下，检测桥跨 0.4L 截面主要测点（A3A5）的应变校验系数 在 0.510.77 之间，在工况 2 试验荷载作用下，检测桥跨墩顶中线处主梁截面主要测点（B3B5）的应变校验系数 在 0.510.64 之间，在工况 3 试验荷载作用下，检测桥跨跨中截面主要测点（C3C5）的应变校验系数 在 0.21

10、0.68 之间，应变校验系数均小于 1。试验结束前对试验桥跨进行了残余应变观测，主要测点的相对残余应变均未超过 20%，检测桥跨的应变值均能满足公路桥梁承载能力检测评定规程中关于桥梁主要测点相对残余应变的要求，表明结构处于弹性工作状态。 表 2-3 试验荷载作用下主要测点应变的实测值和计算值比较（）及相对残余 2.3 静载试验结果评价 通过对某大桥 8#11#轴跨的静载试验，可以得出如下小结：该桥静力工作性能较好，各项试验检测指标均能够满足公路桥梁承载能力检测评定规程的要求，在试验过程中未见肉眼可观察到的裂缝出现。桥梁的承载能力和正常使用性能均能满足“城-A 级”设计荷载等级的要求。3 动载试

11、验方法与结果 3.1 动载试验方法 动载试验主要内容是测试桥梁结构的自振特性、受迫振动特性以及加速度时程响应。自振特性的测试在桥梁无荷载作用下所处的自然环境中进行，自振特性测试采用地脉动为激振源；受迫振动测试采用跳车和跑车的方式为激振源，跳车激振法是利用一辆约 100kN 的汽车，使其后轮在一高约 15cm 的垫块上自由下落进行激励振动，跑车激振法是采用一辆约 100kN 的汽车，在桥面分别以 20km/h、40km/h、60km/h 的速度匀速跑动进行激励振动。动载试验采用 DASP 动态测试与分析系统进行。本次动载试验对象为全部桥跨，在每一桥跨跨中设置 1 个动测测点。 3.2 动载试验结

12、果及分析 该桥的振动特性理论计算结果见表 3-1 所示。 表 3-1 大桥引桥左幅自振频率及振型计算结果 大桥引桥左幅实测频率和阻尼比如表 3-2。表 3-2 桥梁实测频率和阻尼比 4.3 动载数据结果评价 动测数据分析表明：某大桥引桥左幅实测的一阶自振频率为3.50Hz，阻尼比为 2.6815%，对应的理论计算一阶频率为 3.21Hz。实测频率大于理论计算值，表明该桥的实际刚度较大，振动响应较小，行车性能正常。 5 结语 综上所述，通过对某大桥引桥 8#11#轴跨进行的静、动载试验的检测工作，可知：该桥静力工作性能较好，各项静载试验检测指标均能够满足公路桥梁承载能力检测评定规程的要求，桥梁的实际刚度，强度较大，具备一定的安全储备，振动响应较小，行车性能较好。在试验过程中未见肉眼可见的裂缝出现。桥梁的承载能力和正常使用性能均能满足“城-A 级”设计荷载等级的要求，可以正常投入使用。 参考文献： 1.吉林、兆祥；江阴大桥动静载试验与分析 期刊论文 -华东公路2001(01) 2.徐岳、王亚君、万振江；预应力混凝土连续梁桥设计.北京人民交通出版社,2000 3.陈青华、姜华、施一春；某三跨连续梁桥的荷载试验研究安徽建筑2012 年第 3 期