既有箱型梁橋的動載試驗與有限元模擬

龍 垚 吳亞平

蘭州交通大學(xué)土木工程學(xué)院（730070）

0 引言

該橋位于甘肅省蘭州市榆中縣，是一座三跨普通鋼筋混凝土簡支箱形粱橋。橋梁跨徑為24m，由4片等截面箱型梁拼裝而成。設(shè)計時采用的汽車荷載為公路-II級標(biāo)準(zhǔn)。為判定該橋受周圍環(huán)境和車輛超載的影響后，承載力是否滿足規(guī)范要求，以及橋梁的安全性、舒適性，需要對該橋的動力響應(yīng)進(jìn)行分析研究，以確定橋梁的健康狀況，為橋梁的養(yǎng)護(hù)和維修提供必要的理論依據(jù)。

1 試驗方案

動荷載試驗反映的是橋梁結(jié)構(gòu)在動荷載作用下橋梁上部結(jié)構(gòu)的動力特征。試驗中以一輛19噸重的貨車以不同的時速通過橋梁來激勵橋梁結(jié)構(gòu),使橋梁上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生響應(yīng)。分別采用DH5923動態(tài)應(yīng)變數(shù)據(jù)采集儀、ASMB2D-32型應(yīng)力應(yīng)變儀和VWD-20位移計進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，分析橋梁結(jié)構(gòu)的動力特征。

1.1 檢測內(nèi)容

跨中截面動撓度。

1.2 測點(diǎn)布置

由于該簡支梁由等截面箱型梁拼裝而成，將該簡支梁橋中的一塊箱型梁作為試驗對象檢測，根據(jù)簡支梁橋的受力特點(diǎn)，測區(qū)應(yīng)變片布置以及編號如圖1所示,在跨中截面黏貼4個混凝土應(yīng)變片，試驗貨車以不同運(yùn)行速度勻速駛過大橋，用來測取最大動撓度，編號依次為 1、2、3、4。

2 有限元模型的建立

采用midas civil軟件建立有限元模型，將全橋分為25個節(jié)點(diǎn),共24個單元,每個單元長度為1 m。有限元模型如圖2所示。

3 試驗結(jié)果、理論結(jié)果及二者的對比分析

3.1 不同車速對橋梁結(jié)構(gòu)動力反應(yīng)的影響

圖 3、4、5、6是不同車速狀態(tài)下，跨中節(jié)點(diǎn)位移時程圖。

3.2 移動荷載作用下，跨中截面最大豎向動撓度值

表1展示了貨車以不同時速均勻通過該橋時，跨中截面最大豎向動撓度值。

表1 跨中截面最大豎向動撓度值

4 結(jié)論及建議

時程分析的結(jié)果說明由于車速的變化，橋梁的上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了動力效應(yīng)。靜力分析時，跨中截面豎向撓度值為5.061mm，車速為50 km/h、100 km/h時，時程分析的最大動撓度比靜力分析的撓度分別大了8.89%和10.31%。

在所有4種車速情況下，豎向撓度的實測值都比理論值偏大,說明行車的舒適性未達(dá)到設(shè)計要求。建議根據(jù)檢測結(jié)果，結(jié)合現(xiàn)有的加固技術(shù)及時對該橋進(jìn)行加固。

[1] JTG/T J21—2011,公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程[S].交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究院,北京:人民交通出版社,2011.

[2] 王天穩(wěn).土木工程結(jié)構(gòu)試驗[M].武漢:武漢理工大學(xué)出版社,2003.

[3] 黎國清.秦沈客運(yùn)專線常用跨度橋梁的動力分析[M].北京:鐵道科學(xué)研究院科學(xué)技術(shù)處,2002.

[4] 于泳波.減隔震橋梁的空間動力分析及動力試驗[M].陜西西安:長安大學(xué),2004.

[5] 劉波全,黃華,劉鳴.簡支梁橋在車輛荷載譜作用下的動力分析[M].陜西西安,長安大學(xué),2006.