连续刚构桥梁荷载试验结果的研究

2021-10-30钟海宏

黑龙江交通科技 2021年10期

钟海宏

(广州诚安路桥检测有限公司，广州广东 510420)

1 连续刚构桥梁荷载试验的流程

1.1 荷载试验的流程

收集桥梁的设计资料、施工工艺记录、监理记录、材料和工艺试验资料、养护记录、维护记录等一系列与桥梁相关的资料。然后对桥梁的桥面、承载结构、支座、基础等现状进行全面的检查。之后确定好进行荷载试验所需的设施和设备，在试验现场将脚手架、测试仪表支架、测量仪器等器材提前搭建好，以便试验的准备工作落实到位。

1.2 荷载试验的实施阶段

实施阶段的主要任务是加载和记录，试验过程要严格按照试验方案标准进行，采用适合的设备仪器对桥梁的构件进行加载，边测量、边加载、边记录，尤其对连续刚构桥的挠度、裂缝变化、应变情况等重点内容要观察记录清楚，力求等到完善准确的试验结果。

1.3 荷载试验的结果分析和报告

通常在荷载试验的实施阶段试验的项目比较复杂，试验出的数据结果也比较杂乱，对荷载试验的结果进行分析就是要将这些杂乱的数据有条理地整理清楚，在大量的观测数据、文字记录和图标资料中找出一定的客观规律性。按照需求和目的做分析报告，最终对试验的对象进行较准确可靠的评估。

2 连续刚构桥梁动载试验结果分析案例

大埠河大桥位于连平县元善镇境内，左右幅桥跨布置为：3×25 m(预应力混凝土小箱梁)+(82+150+82)m(预应力混凝土连续刚构)+2×30 m(预应力混凝土小箱梁)。主桥主梁纵向按全预应力构件设计，主梁横向按预应力混凝土A类构件设计；承台、墩身和盖梁为普通钢筋混凝土结构。

本次动载试验采用脉动法、自振法测试桥梁结构的自振特性，采用强迫振动法测试桥梁结构的动力响应。经对实测频率与理论计算频率的对比分析，掌握主桥目前的动力性能与行车性能，宏观把握该桥的整体刚度。测试内容包括。

(1)桥梁结构的自振特性参数(自振频率、振型、阻尼比)；

(2)行车试验荷载作用下的动挠度、动应变及冲击系数。

2.1 测试断面及测试布点

D1～D13均为垂直拾振器，边跨布置于跨中及四分点，跨中布置于跨中及八分点；H1～H7为水平拾振器(横向)，布置于各跨跨中及墩顶；Z1和Z2为水平拾振器(纵向)，布置于墩顶；动挠度测点布置于中跨跨中桥面右侧防撞墙上方，弓形障碍物设置于中跨跨中桥面上；动应变测点布置于中跨主梁底板底面。

2.2 测试结果及分析

(1)自振特性测试结果与分析

在地脉动、跳车和行车激振工况下，主桥实测横弯1～2阶、主梁实测竖弯1～4阶自振频率和实测阻尼比、理论计算频率见表1所示，对比自振频率实测值与理论值可知，实测自振频率均大于理论值，说明结构的实际刚度大于理论刚度。典型阵型图、测点频谱图见图1、图2。

图1 实测主梁竖弯一阶振型(f=1.013 Hz)

图2 地脉动工况D1#竖向测点频谱图

表1 实测频率及阻尼比测试结果表

备注：(1)表中波形分析的结果由跳车试验实测数据经滤波处理得到的单自由度振动信号分析所得；(2)表中“/”表示未对数据做相应的分析；(3)通过测试，环境条件符合试验要求。

(2)冲击系数测试结果与分析

①动挠度及冲击系数测试结果

修正后无障碍行车试验最大动挠度为6.83～7.32 mm，冲击系数均为0.01，有障碍行车试验实测最大动挠度为6.74～7.91 mm，实测冲击系数为0.08～0.22。

表2 动挠度测试结果汇总表

②动应变及冲击系数测试结果

无障碍行车试验实测最大动应变介于24.3～30.6 με，实测冲击系数范围为0.02～0.04，有障碍行车试验实测最大动应变介于28.4～36 .4με，实测冲击系数范围为0.15～0.19，制动试验实测最大动应变为26.3 με，实测冲击系数为0.03。各测点实测动应变及冲击系数结果见表3～表4所示。

表3 动应变测试结果汇总表

表4 动应变冲击系数测试结果汇总表

测试结果表明，在同一车速下，有障碍行车比无障碍行车试验实测冲击系数要大的多，说明桥面不平整将加大车辆对桥梁的冲击作用。因此，在桥梁运营中保持桥面平整非常重要。

(3)结论与建议

大埠河大桥左幅主桥实测自振频率值大于理论值，说明结构实际刚度大于理论刚度。大埠河大桥左幅主桥在力学性能上满足设计要求。

3 连续刚构桥梁荷载试验结果的评定方法

3.1 结果的分析

连续刚构桥梁的静载荷试验结果评价指标主要体现在两个方面，一是实测值和规范值之间的比较，二是实测值与理论值之间的比较，前者反映的是刚构桥梁的实际工作状态，后者则反映的是刚构桥梁的工作性能。在对结果进行整理、分析、认识和理解过程中要了解试验数据的内在规律，从而对连续刚构桥梁进行一个有效的评价。

3.2 载荷能力的评估

对连续刚构桥梁进行动载荷试验的主要原因要归于桥梁的多动性，在使用和其本身相比的过程中，桥梁结构的阻尼系数、频率和板型都会有所改变。在对刚构桥梁进行动载荷试验的过程需要经历一个时间里程曲线，试验者需要收集和整理整个时间历程中的所有数据变化，再根据不同的情况选择不同的数据分析处理方法，结合实际来对刚构桥的动载荷试验结果进行有效的判断。最后再根据相关的指标评价体系来对刚构桥梁的动力性能有一个全面的认识和把握。