某既有简支空心板桥动载特性研究

黄 山，魏于航

(1.成都工业学院，四川 成都 611730；2.成都鲁能置业有限公司，四川 成都 610051)

0 前 言

公路桥梁作为交通路网中的关键工程，在运输保障中至关重要。在长久的荷载和环境等因素影响下，桥梁的耐久性和安全性将会降低，造成结构可靠度不足，甚至造成桥毁人亡。动载试验可以测试桥梁结构的固有频率、动力冲击系数和阻尼比等参数，从宏观上判断桥梁结构的承载能力和安全性。因此，对既有桥梁开展动载特性研究，进行技术加固改造具有重要的工程意义，将为桥梁的修复、加固或重建提供技术依据。

1 工程概况

本文依托桥梁全长102.1 m，全宽9.44 m，跨径组合为6×16.0 m。上部结构为简支空心板桥；下部结构为重力式桥墩和重力式桥台。设计荷载等级为公路-Ⅱ级。桥梁立面照见图1。

图1 桥梁立面

2 自振特性测试结果

采用脉动法进行自振测试，在桥面无任何车辆荷载和附近无规则震源情况下，测定自然状态下桥跨结构微幅振动响应，自振频率的计算采用有限元软件Midas建模计算得到，计算自振频率见图2。

图2 自振频率计算值(f=7.7 Hz)

自振频率的测试采用环境激励法测得，实测频谱图如图3所示。

图3 跨中截面实测竖向频谱图

计算频率与实测频率的对比见表1。

表1 计算频率与实测频率对比表 单位：Hz

从计算与实测的结果对比可以看出，结构自振频率实测值大于计算值，结合现场检测情况，该桥梁梁体病害较少，结构完整，实测基频属于合理范围之内，同时也说明该桥情况良好。

3 行车激振试验测试结果及分析

进行跳车试验测定桥跨结构在桥面不良状态时运行车辆荷载作用下的动力响应和冲击系数。用1辆重载汽车(重约200 kN)沿桥梁中心线，以10、20、30 km/h的速度往返通过桥跨结构，另需在桥跨结构试验截面处桥面上设置高7.5 cm、底宽30 cm(三角形木板制作)的障碍物，模拟桥面铺装局部损伤状态。不同速度的有障碍行车(跳车)激振下跨中截面激振图见图4～6。

图4 跨中截面跳车行车10 km/h激振

图5 跨中截面跳车行车20 km/h激振

图6 跨中截面跳车行车30 km/h激振

通过模态软件分析，在不同车速下，跨中截面的跳车冲击系数见表2。

表2 实测跨中截面动应力冲击系数(1+μ)

从表2可以看出，跨中截面跳车冲击系数最大数值为1.50，冲击系数较大，考虑到该桥的桥面铺装层有局部破损开裂，同时铺装层较薄，桥面行车对该桥的冲击作用较大。

4 结论和展望

1)本文通过对既有桥梁进行动载特性分析，为桥梁的加固改造升级提供了依据，也对今后该领域类似的研究有一定借鉴意义。

2)荷载试验是评定桥梁承载力与安全度的有效办法,如何利用新结构和新材料对既有结构进行加固仍需进一步研究。

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