桥梁动载检测试验研究

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摘 要：桥梁在经过多年的运营后，其当初的设计等级已不能满足当前的使用要求，为了较好的评估该桥的使用性能，基于有限元程序对桥梁进行分析及动力特性实测，从而对桥梁做出客观的评价及处理意见。

关键词：桥梁；结构动力分析；Midas/civil

Abstract: bridges after years of operating, its original design level can not meet the requirements of the current measured analysis and dynamic characteristics of the bridge in order to better evaluate the performance of the bridge, based on the finite element program, which bridges make an objective evaluation and treatment advice.Keywords: bridges; structural dynamic analysis; Midas / civil

中图分类号：V448.15+1 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）

1 引言

某高速公路汽车天桥，设计为预应力混凝土变截面连续箱梁，跨径25+36+25m，桥梁全长86m，桥宽8m，梁高1.25~1.80m，采用单箱单室截面，桥面横坡为双向1.5%。设计荷载为公路Ⅱ级。对该桥进行动载现场检测及理论分析，对该桥的使用性能做出评价。

2 理论分析

动载试验理论分析主要是计算桥梁结构固有频率和振型，本文采用有限元软件Midas进行模拟分析，采用梁单元建立全桥上部结构模型，计算结构的竖向自振频率。经模态分析后获得结构竖向前3阶自振振型及频率。

3 动载试验

采用拾振器、数据采集仪、电荷放大器及动力分析仪组成的动力测试系统，测试桥梁结构的动力特性。

3.1试验方案

根据动载试验要求及上述计算结果，确定试验方案如下:

(1)封锁桥梁，禁止车辆及人员通行，进行地脉动试验，测试桥梁的自振特性;

(3)跳车试验:一辆重车(11.5t)以10km/h速度驶过主跨跨中位置安置木方(高18cm)，测定结构的动力特性。

(4)采用由拾振器(位移、速度与加速度传感器)、数据采集仪、电荷放大器及动力分析仪组成的动力测试系统，测试桥梁结构的动力特性。

3.2地脉动测试数据

将两个传感器分别同时放置于边跨跨中、中跨跨中位置，进行地脉动测试，测得中跨的自振频率为3.42988Hz，边跨的自振频率为5.71646 Hz。

表3-1 结构自振频率计算值与实测值

3.3跳车测试数据

跳车位置在中跨跨中，传感器置于中跨跨中位置。频谱见图5-5，时域波形分析图见图5-6。

阻尼比计算公式为...........................（3-1）

ε：阻尼比

yk : 振幅

yk+n: n个周期后的振幅

根据图5-7中标记位置处振幅关系计算阻尼比。从左到右所标记点分别为1号点，2号点，3号点。

1号点振幅为78.453mv，2号点振幅为20.598mv，3号点振幅为3.180mv。

n1=17，n2=23。

根据公式5-1，求得，ε1= 0.0125，ε2=0.0129。

ε=（ε1+ε2）/2=0.0127=1.27%

4 结论

（1）实测频率与理论计算所得频率相比

①中跨实测频率/第一阵型（中跨理论频率）=3.42988/3.029516=1.132。

②边跨实测频率/第二阵型（边跨理论频率）=5.71646/5.335159=1.071。

根据《JTGT J21-2011 公路桥梁承载能力检测评定规程》桥梁结构自振频率检测的评定标准，中跨实测自振频率/理论频率=1.132>1.1为Ⅰ级，边跨实测自振频率/理论频率1.071介于1 跟1.1之间，为Ⅱ级。中跨和边跨的实测自振频率均大于理论计算所得频率，说明刚度均大于理论值，桥梁刚度满足设计要求。但根据现场进行的实际观察，在改桥上通行的车辆吨位较大（一般为30~50t），设计标准为公路Ⅱ级，等级偏低。

（2）根据跳车试验，求得桥梁阻尼比为0.0127。理论上阻尼比越大表示桥梁耗能能力越强，但对于中小跨径桥梁，阻尼比偏大说明桥梁结构可能有一定损伤，一般介于0.01到0.05之间说明较为安全。

（3）应用Midas进行理论分析所得的数值与实测值教相近，可靠度较高。

参考文献：

[1]余华丽． 既有桥梁的检测与评估，[D].成都:西南交通大学硕士学位论文，2010.

[2]申明文，周海俊， 桥梁静动载试验检测方法［J］． 城市道桥与防洪，2007，07（7）：158－160．