既有箱型梁桥的动载试验与有限元模拟

龙 垚 吴亚平

兰州交通大学土木工程学院（730070）

0 引言

该桥位于甘肃省兰州市榆中县，是一座三跨普通钢筋混凝土简支箱形粱桥。桥梁跨径为24m，由4片等截面箱型梁拼装而成。设计时采用的汽车荷载为公路-II级标准。为判定该桥受周围环境和车辆超载的影响后，承载力是否满足规范要求，以及桥梁的安全性、舒适性，需要对该桥的动力响应进行分析研究，以确定桥梁的健康状况，为桥梁的养护和维修提供必要的理论依据。

1 试验方案

动荷载试验反映的是桥梁结构在动荷载作用下桥梁上部结构的动力特征。试验中以一辆19吨重的货车以不同的时速通过桥梁来激励桥梁结构,使桥梁上部结构产生响应。分别采用DH5923动态应变数据采集仪、ASMB2D-32型应力应变仪和VWD-20位移计进行数据采集，分析桥梁结构的动力特征。

1.1 检测内容

跨中截面动挠度。

1.2 测点布置

由于该简支梁由等截面箱型梁拼装而成，将该简支梁桥中的一块箱型梁作为试验对象检测，根据简支梁桥的受力特点，测区应变片布置以及编号如图1所示,在跨中截面黏贴4个混凝土应变片，试验货车以不同运行速度匀速驶过大桥，用来测取最大动挠度，编号依次为 1、2、3、4。

2 有限元模型的建立

采用midas civil软件建立有限元模型，将全桥分为25个节点,共24个单元,每个单元长度为1 m。有限元模型如图2所示。

3 试验结果、理论结果及二者的对比分析

3.1 不同车速对桥梁结构动力反应的影响

图 3、4、5、6是不同车速状态下，跨中节点位移时程图。

3.2 移动荷载作用下，跨中截面最大竖向动挠度值

表1展示了货车以不同时速均匀通过该桥时，跨中截面最大竖向动挠度值。

表1 跨中截面最大竖向动挠度值

4 结论及建议

时程分析的结果说明由于车速的变化，桥梁的上部结构产生了动力效应。静力分析时，跨中截面竖向挠度值为5.061mm，车速为50 km/h、100 km/h时，时程分析的最大动挠度比静力分析的挠度分别大了8.89%和10.31%。

在所有4种车速情况下，竖向挠度的实测值都比理论值偏大,说明行车的舒适性未达到设计要求。建议根据检测结果，结合现有的加固技术及时对该桥进行加固。

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