吳騰飛

(福建船政交通職業(yè)學(xué)院，福州 350007)

1 工程背景

某橋跨地方溪流，跨A 匝道橋、B 匝道橋、H 匝道橋、M 匝道橋，中心樁號DK00+659.500，橋長906.0m，橋?qū)?2m。 上部結(jié)構(gòu)采用3×(3×40)m 連續(xù)剛構(gòu)T 梁+5×30m 連續(xù)剛構(gòu)T 梁+4×30m 連續(xù)剛構(gòu)T 梁+(41.5+43+41.5)m 連續(xù)現(xiàn)澆箱梁+(35.5+38.5+35.5+35.5)m 連續(xù)現(xiàn)澆箱梁，下部結(jié)構(gòu)采用柱式墩配樁基、箱墩配樁基；終點(diǎn)臺(tái)采用U 臺(tái)配擴(kuò)基。 橋梁位于平面曲線段內(nèi)，T 梁按直梁設(shè)置，通過調(diào)整翼緣長度以適應(yīng)曲線線形， 墩臺(tái)基礎(chǔ)均為徑向布置。 終點(diǎn)臺(tái)設(shè)置一道D-80 伸縮縫， 交接墩0#、3#、6#、9#、14#、18#、21# 處各設(shè)置一道D-160 型伸縮縫。 終點(diǎn)臺(tái)處設(shè)8m 搭板。 預(yù)制梁、濕接縫、連續(xù)段均為C50 混凝土，蓋梁、墩柱均為C30 混凝土。 設(shè)計(jì)荷載：公路-I 級。詳見圖1。

圖1 某橋結(jié)構(gòu)布置圖(單位：m)

2 荷載試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 靜載試驗(yàn)

2.1.1 靜載試驗(yàn)工況及檢驗(yàn)對象

最大試驗(yàn)荷載為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的荷載：公路-I 級。 汽車可變荷載作用參考《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》(JTG D60-2015)相關(guān)規(guī)定。 本次試驗(yàn)根據(jù)該橋施工設(shè)計(jì)圖紙，應(yīng)用MIDAS 計(jì)算軟件進(jìn)行建模計(jì)算，橋梁模型如圖2 所示。

圖2 模型計(jì)算圖

依據(jù)橋跨結(jié)構(gòu)所得的活載內(nèi)力包絡(luò)圖及外觀檢查結(jié)果，選擇第23、25 跨進(jìn)行試驗(yàn)。 具體如表1 所示，各跨主要測試截面如圖3 所示。

表1 靜載試驗(yàn)測試內(nèi)容

圖3 試驗(yàn)測試截面示意圖(單位：m)

2.1.2 測點(diǎn)布置

控制截面的應(yīng)變測點(diǎn)如圖4 所示， 撓度測點(diǎn)如圖5所示。

圖4 各控制截面應(yīng)變測點(diǎn)布置圖(單位：m)

圖5 各控制截面撓度測點(diǎn)銦鋼尺布置圖

2.1.3 靜載試驗(yàn)效率

由表2 可知，該橋的靜載試驗(yàn)荷載效率η 滿足《公路橋梁荷載試驗(yàn)規(guī)程》(JTG/T J21-01-2015) 的靜力荷載效率規(guī)定要求，即0.85≤η≤1.05。

表2 靜力試驗(yàn)荷載效率計(jì)算一覽表

2.1.4 靜載試驗(yàn)結(jié)果與分析

在試驗(yàn)加載工況作用下， 各控制截面的實(shí)測撓度及其與理論計(jì)算值的比較見表3。 實(shí)測應(yīng)變及其與理論計(jì)算值的比較見表4 所示， 箱梁截面應(yīng)變值沿高度分布見表5。

從表中可以看出，第23 跨跨中截面撓度校驗(yàn)系數(shù)為0.68～0.69，應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)為0.83～0.88；第25 跨最大正彎矩截面撓度校驗(yàn)系數(shù)為0.64～0.66， 應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)均為0.81～0.84；23# 墩支點(diǎn)負(fù)彎矩截面應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)為0.81～0.86。 各測試截面撓度及應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)均小于或處于《公路橋梁荷載試驗(yàn)規(guī)程》(JTG/T J21-01-2015) 規(guī)定的常值范圍(0.70～1.00)，相對殘余撓度均小于《公路橋梁荷載試驗(yàn)規(guī)程》(JTG/T J21-01-2015)規(guī)定限值20%。

表3 各控制截面撓度分析表

表4 各控制截面應(yīng)變分析表

表5 應(yīng)變沿梁高分布數(shù)值分析表

實(shí)測得到箱梁各控制截面中性軸位置與理論計(jì)算的截面中性軸位置基本相同，且應(yīng)變沿梁高呈線性變化，梁片處于彈性受力狀態(tài)。

2.2 動(dòng)載試驗(yàn)

2.2.1 自振特性試驗(yàn)工況

采用脈動(dòng)法(環(huán)境隨機(jī)振動(dòng)法)，通過脈動(dòng)試驗(yàn)，測定橋跨結(jié)構(gòu)的豎向自振頻率，了解橋跨結(jié)構(gòu)豎向自振特性。在橋面無任何交通荷載以及橋址附近無規(guī)則振源的情況下，測定橋跨結(jié)構(gòu)由于橋址處風(fēng)荷載、地脈動(dòng)等隨機(jī)荷載激振而引起的橋跨結(jié)構(gòu)微小振動(dòng)響應(yīng)， 測試橋跨結(jié)構(gòu)自振頻率和振型，以分析橋跨結(jié)構(gòu)自振特性。

2.2.2 自振特性試驗(yàn)結(jié)果

在各跨八分點(diǎn)位置橋面上置放脈動(dòng)測點(diǎn)傳感器，實(shí)測的信號經(jīng)FFT 分析、模態(tài)分析，得到大橋左幅第三聯(lián)自振特性前2 階自振頻率及其振型。 實(shí)測與理論自振頻率及振型如圖6～9 所示。

自振特性試驗(yàn)表明， 該聯(lián)實(shí)測豎向1 階和豎向2 階自振頻率分別為3.94Hz 和4.84Hz， 大于理論計(jì)算值3.45Hz 和4.20Hz，阻尼比分別為1.81%和2.48%，實(shí)測振型和理論振型一致。

圖6 實(shí)測1 階豎向振型圖

圖7 計(jì)算模型1 階豎向振型圖

圖8 實(shí)測2 階豎向振型圖

圖9 計(jì)算模型2 階豎向振型圖

2.2.3 無障礙行車試驗(yàn)工況

采用1 輛靜載試驗(yàn)載重汽車以10km/h～30km/h 不同的車速通過橋跨結(jié)構(gòu)， 應(yīng)用INV3062C 信號采集處理分析儀測試第25 跨最大正彎矩截面的動(dòng)應(yīng)變，分析其沖擊系數(shù)。行車試驗(yàn)測點(diǎn)布置在第25 跨最大正彎矩截面箱梁梁底。

2.2.4 無障礙行車試驗(yàn)結(jié)果

在不同車速情況下，第25 跨最大正彎矩截面的實(shí)測數(shù)據(jù)見圖10。

圖10 不同車速情況下跑車試驗(yàn)應(yīng)變時(shí)程圖

由行車試驗(yàn)結(jié)果可知，在單車不同行車速度10km/h、20km/h 和30km/h 作用下，換算成標(biāo)準(zhǔn)車列后，實(shí)測的跑車沖擊系數(shù)分別為1.04、1.04 和1.06，按《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》(JTG D60-2004) 中沖擊系數(shù)μ 的計(jì)算公式計(jì)算： 當(dāng)1.5Hz≤f≤14Hz， 則1+μ=1+(0.1767lnf-0.0157)=1.20(這里 取橋面豎向一階理論頻率)，可知實(shí)測沖擊系數(shù)均小于規(guī)范值。

3 結(jié)論

綜合以上檢測結(jié)果， 各控制截面在試驗(yàn)工況荷載作用下，截面均未出現(xiàn)明顯異常反應(yīng)，表明箱梁整體受力能夠滿足公路-I 級設(shè)計(jì)荷載等級要求。