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来源：职称驿站所属分类：交通运输论文 发布时间：2012-09-21浏览：34次
摘要:介绍某公路桥梁动静载试验的实施方案和过程,分析了动静载试验的结果,在此基础上,对桥梁结构强度、刚度及承载能力和结构整体工作性能做出评价。
关键词:桥梁;动载试验;静载试验;性能评价
1.工程概况
该公路桥全长110米,上部结构采用5孔20m装配式钢筋混凝土T型梁，下部结构采用重力型桥台,桥梁净宽为10m（7m行车道+2×1.5m人行道）,设计荷载为公路二级（见图1）。
,本桥运营时间较长,由于交通量大,车辆超载等因素的影响,桥梁管理部门在常规检查工作中发现T梁局部出现裂缝,为交通安全起见,决定对其进行动静力荷载试验,以检验本桥结构的整体受力性能,评定桥梁结构的设计与施工质量，为该桥运营的安全性和耐久性提供可靠依据。
图1桥梁示意图
2.试验方案及实施
根据桥梁检测的目的和内容,结合该桥结构构造特点,进行了荷载试验方案的具体设计,确定了试验的内容和测点的位置,对现场试验的荷载准备和加载工况进行了合理的安排,进行了试验仪器的准备和测试方法的研究。
2.1试验荷载及工况
根据《大跨径混凝土桥梁的试验方法》的建议，取静力试验荷载的效率为1.05≥η≥0.8。根据所提供的图纸进行分析表明，本桥以跨中截面正弯矩及支点剪力为控制设计的主要指标，因此，制定加载工况时以上述截面的相应最不利内力值作为控制标准。
2.1.1加载车辆
根据《大跨径混凝土桥梁的试验方法》建议的静力试验荷载效率以及控制断面的设计弯矩值，确定选用4辆车（每辆车总重300kN）.
2.1.2试验工况
由内力影响线，按最不利加载位置布载,分两个工况：
工况1:跨中截面弯矩最不利位置加载,满载时布置4辆试验车;
工况2:支点截面剪力最不利位置加载,满载时布置2辆试验车.
各个工况具体加载位置如下:：
图2工况1车辆纵横向加载布置图
图3工况2车辆纵横向加载布置图
2.2测试内容和测点布置
2.2.1静载试验
采用DH3816静态电阻应变仪测量主梁静态应变值,应变测试断面位置为支座、1/4L、1/2L处。应变测点布置见图4。
主梁变形值同时使用精密水准仪和三通管测量,桥面系挠度测点布置在单跨的两支座中心线、1/4L、1/2L、3/4L处的人行道护栏边，两种测量方法的测点对称布置;动载试验区采用DH3817动态电阻仪进行动应变采集,加速度采集采用DH5920动态数据采集分析仪。用高倍放大镜、读数显微镜来观察主梁裂缝。
试验加载过程中,逐一完成各工况结构的静载试验;加载后30min进行应变数据采集,对典型部位进行在线监控,当所有数据稳定后,完成应变、位移数据采集;卸载后30min进行残余应变数据采集。
图4应变测点布置示意图
通过两个工况的加载采集到的数据见下表:
表1跨中最大弯矩工况梁底应变比较表（单位：με）
位置 梁号 I-1 I-2 I-3 I-4 I-5
理论值 实测值 理论值 实测值 理论值 实测值 理论值 实测值 残余应变
跨
中
底
面 1 122.12 144 242.14 267 263.24 282 287.97 333 340
2 103.17 79 205.04 580 244.85 697 290.68 938 796
3 79.61 21 158.31 14 214.09 32 277.72 23 65
4 40.71 43 80.81 90 142.93 174 213.49 262 83
5 30.16 59 60.00 111 133.28 221 216.20 298 128
表2支点剪力最大工况应力比较表（Mpa）
位置 梁号 II-1 II-2
理论值 试验值 理论值 试验值
距支点h/2截面
中性轴处 2 0.709 5.5 0.942 6.8
3 0.655 1.5 1.01 14
同时进行外观裂缝检测,主要针对第一跨1～3号梁梁底跨中最大弯矩工况时裂缝发展情况，利用BJQF-1型裂缝测宽仪测得的裂缝宽度见表3
表3跨中弯矩最大工况裂缝宽度记录表（单位：mm）
梁号 初始
读数 工况Ⅰ-1 工况Ⅰ-2 工况Ⅰ-3 工况Ⅰ-4 空载
读数 增量 读数 增量 读数 增量 读数 增量 读数 残余
1 0.024 0.039 0.015 0.107 0.068 0.257 0.233 0.286 0.262 0.033 0.009
2 0.024 0.052 0.028 0.147 0.123 0.202 0.178 0.240 0.216 0.027 0.003
3 0.039 0.107 0.068 0.286 0.247 0.360 0.321 0.390 0.351 0.041 0.002
注：表中裂缝宽度为整条裂缝的平均宽度
由表可知，被测裂缝的宽度随加载车辆的增加而有不同程度的扩展趋势，在加载最大时个别裂缝平均宽度达到0.39mm,空载时残余缝宽较小。除被追踪的裂缝外，初始状态下在各梁的跨中和四分之一跨存在大量的腹板竖向、斜向裂缝及梁底横向裂缝，个别裂缝宽度超过0.2mm。现场观测到梁底横向裂缝大多有明显往腹板延伸趋势，形成的腹板竖向及斜向裂缝个别高达3/4倍梁高。
2.2.2动载试验
动载试验主要采集桥面的加速度时程信号，从而获得该桥单跨结构的频率、振型、阻尼比等动力特性，并判断桥梁结构的刚度和稳定性。采集环境激励（包括车辆运行激励）下及试验车分别以20km/h、30km/h、40km/h的速度进行行驶、刹车、跳车共九次人为激励下单跨桥面竖向振动的加速度响应时程信号，采样频率为100HZ，并据此分析其工作模态参数，从而获取桥梁结构在正常运营状态下的动态特性。动力反应特性测试系统框图如下所示。
图5动力反应特性测试系统框图
加速度传感器布置如图6所示，靠近人行道路沿石的桥面上布置5个传感器（C1～C5），分别位于单跨的两个支座中心线、1/4、1/2、3/4处。
图6加速度传感器布置示意图图7各测点加速度响应的自功率谱
图7给出了各测点加速度响应的自功率谱叠加图；表4列出了试验分析所得的前3阶竖向振动的固有频率、模态阻尼，并将实测频率与计算频率进行了比较。
表4实测振动参数
振型 计算频率（Hz） 实测频率（Hz） 模态阻尼（％）
一阶竖向振动 5.33 7.33 18.5
二阶竖向振动 21.33 21.49 1.21
三阶竖向振动 47.99 49.83 0.87
3.结论
1、该桥实测应力、应变、裂缝均存在超出理论值或规范容许值的现象就整体承载能力方面而言,需禁止车辆通行,进行加固处理。
2、该桥单跨竖向振动的前三阶工作模态频率分别为7.33Hz、21.49Hz、49.83Hz。实测频率高于结构计算频率，说明桥梁竖向刚度能满足设计要求;前两阶模态阻尼比均高于1.21%，表明桥梁主体结构具有一定的能量耗散特性和动载荷承载能力。
参考文献:
[1]《公路桥涵设计通用规范》JTJD60-2004
[2]《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTJD62-2004
[3]《城市桥梁设计荷载标准》(CJJ77一98)，中华人民共和国交通部
[4]汽车荷载作用下的梁式桥的动态分析林梅，肖盛燮，重庆交通学院学报2000年第一期1-5
[5]预应力混凝土连续梁桥》范立础人民交通出版社1988年
[6]龙驭球、包世华.结构力学.高等教育出版社，1996年
[7]桥梁的静载与动载试验宋博琪等公路2002年第九期26-29
《浅析某公路桥梁的动静载试验及性能评价》
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文章名称： 浅析某公路桥梁的动静载试验及性能评价
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