某在役橋梁的動載檢測及評估

邢 蓉

（太原理工大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院，山西 太原 030024；山西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 太原 030031）

近年來，我國交通部對橋梁的檢測更加重視。鑒于這些年某些大型橋梁由于沒有進行有效的定期的及時的檢測引發(fā)交通事故的發(fā)生，橋梁的建設(shè)者們都對橋梁的施工階段、建成試用階段、使用階段及其他特殊時期的各項檢測毫無松懈地進行著，不管是大橋中橋，還是小橋涵洞都要引起我們的重視，都要通過一步步的檢測使橋梁的安全性得到加強，同時提高橋梁的耐久性和適用性。

一、工程概況

某橋是一座運營十多年的大橋，起點樁號為14+83.53，終點樁號為19+68.67，橋梁全長485.14米，全橋共分為16跨，每跨標(biāo)準(zhǔn)跨徑30m。橋面寬度為0.25米（護欄）+0.75米（人行道）+14（車行道）+0.75米（人行道）+0.25米（護欄）。橋梁上部結(jié)構(gòu)：采用了簡支橋面連續(xù)結(jié)構(gòu)，每四跨為一聯(lián)，每跨設(shè)七根預(yù)應(yīng)力混凝土“T”型梁，梁高2.0m，梁間距2.2m，每跨共設(shè)七道橫隔板，采用濕接與焊接相結(jié)合的聯(lián)結(jié)方法。橋梁下部結(jié)構(gòu)：橋墩為鋼筋混凝土四柱式橋墩，橋臺為加筋土橋臺，墩、臺基礎(chǔ)均為鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。橋梁設(shè)計荷載等級為汽車-20級，掛車-100級；地震基本烈度為8度。

二、試驗?zāi)康?/h2>

通過對該橋的動載試驗：（1）檢測大橋結(jié)構(gòu)的動力性能。（2）綜合評價該橋現(xiàn)有的工作性能、實際的承載能力是否滿足設(shè)計要求及正常使用要求。（3）為大橋的養(yǎng)護維修提供依據(jù)。

三、試驗依據(jù)

（1）《公路橋涵養(yǎng)護規(guī)范》（JTG H11-2004）；（ 2）《 混凝土結(jié)構(gòu)試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》（ GB50152-92） ；（3）《大跨徑混凝土橋梁的試驗方法》（YC4-4/1982） ；（4）《公路舊橋承載能力鑒定方法》（交通部標(biāo)準(zhǔn)1988）；（5）公路橋梁設(shè)計、施工有關(guān)規(guī)范、規(guī)程及標(biāo)準(zhǔn)；（6）有關(guān)該橋的設(shè)計、施工及竣工文件和近幾年的養(yǎng)護、維修等技術(shù)資料；（7）試驗橋梁有關(guān)設(shè)計文件、施工圖等技術(shù)資料。

四、試驗項目及方法

根據(jù)對試驗橋梁的受力分析及橋梁的實際情況，選取橋梁第二、三、四跨作為試驗檢測跨。第二跨各梁腹板無明顯的彎剪裂縫，與大部分橋垮病害情況基本相同；第三跨腹板有明顯的彎剪裂縫；第四跨4#、5#梁腹板與翼板連接處開裂且縫寬較大。在此基礎(chǔ)上選取動應(yīng)力（應(yīng)變）測點，強迫振動試驗測點，脈動試驗測點。

（1）動應(yīng)變

通過動應(yīng)變儀（SDA-830B動態(tài)應(yīng)變儀）采集行車試驗過程中的動態(tài)響應(yīng)信號（即動應(yīng)變的時程曲線），并通過對響應(yīng)信號的分析，確定橋梁結(jié)構(gòu)在動荷載作用下的響應(yīng)。

（2）結(jié)構(gòu)強迫振動特性的測試

通過DASP數(shù)據(jù)大容量自動采集與信號處理分析系統(tǒng)，采集行車試驗過程中的振動響應(yīng)信號，確定橋梁結(jié)構(gòu)的強迫振動特性，即強迫振動的頻率、阻尼、振幅等。

（3）結(jié)構(gòu)自振特性的測試

通過DASP數(shù)據(jù)大容量自動采集與信號處理分析系統(tǒng)，采集結(jié)構(gòu)的無荷載狀況下的自由振動響應(yīng)信號，確定橋梁結(jié)構(gòu)的自振動特性，即結(jié)構(gòu)的固有頻率、阻尼、振幅、振型等。

五、試驗荷載設(shè)計及加載程序

橋梁結(jié)構(gòu)在移動車輛荷載作用下的動力反應(yīng)是橋梁和車輛這兩個振動系統(tǒng)相互作用的結(jié)果。除與兩者本身的動力特性（質(zhì)量、剛度、阻尼）有關(guān)外，還與橋面的平整度、車輛行駛速度有關(guān)，測定橋梁在使用荷載作用下的動力特性及其響應(yīng)是非常必要的。

在移動車輛荷載作用下，橋梁將產(chǎn)生振動、沖擊等動力效應(yīng)。此時橋梁各截面除受靜力外，還受動力荷載作用。在一輛或橫向一排車輛荷載作用下的動態(tài)增長率稱為動態(tài)增量。對于不同的測試項目，動態(tài)增量又可分為位移動態(tài)增量和應(yīng)力動態(tài)增量。

該次動載試驗程序如下：一輛重車按不同車速（20km/h、30km/h）行駛通過試驗橋跨。兩輛車并排按不同車速（20km/h、30km/h）行駛通過試驗橋跨。一輛車按不同車速（20km/h）行駛至指定測試斷面（第二跨跨中）急剎車。無活載荷載作用下橋梁的脈動試驗。

六、動載試驗結(jié)果及分析

（1）在行車試驗荷載作用下，實測動應(yīng)力分析結(jié)果見附表1。

（2）在行車試驗荷載作用下，實測結(jié)構(gòu)振動特性分析結(jié)果見附表2、附表3、附表4。

（3）實測橋梁自振特性分析結(jié)果見附表5。

（4）由橋梁強迫振動試驗結(jié)果分析，橋梁在行車試驗荷載作用下沒有發(fā)生共振現(xiàn)象。

（5）由行車試驗實測動應(yīng)力分析結(jié)果看，動應(yīng)力動態(tài)增量μ主要集中在0.06～0.20范圍內(nèi)，車速與動態(tài)增量之間無明顯的相關(guān)關(guān)系。

（6）由動應(yīng)力時程曲線看出，不同測試斷面上的動應(yīng)力測點隨時間（移動車輛位置）變化的規(guī)律，應(yīng)力時程曲線較為平緩，在車輛荷載經(jīng)過應(yīng)力測試斷面時，應(yīng)力無突變現(xiàn)象。

（7）由橋梁的脈動試驗結(jié)果分析：該橋結(jié)構(gòu)的豎向一階自振頻率為2.71Hz,橫向一階自振頻率為3.65Hz。

七、試驗結(jié)論

橋梁在動力試驗荷載作用下所反映的自身振動特性及動力響應(yīng)、動力性能不能滿足正常運營車輛荷載作用下的使用要求。

附表1 行車試驗荷載作用下實測動應(yīng)力分析結(jié)果

附表2 行車試驗荷載作用下實測結(jié)構(gòu)振動特性分析結(jié)果

附表3 行車試驗荷載作用下實測結(jié)構(gòu)振動特性分析結(jié)果

附表4 行車試驗荷載作用下實測結(jié)構(gòu)振動特性分析結(jié)果

附表5 橋梁自振特性結(jié)果分析