既有箱型梁橋的動載試驗與有限元模擬

龍 垚 吳亞平

蘭州交通大學土木工程學院（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。設計時采用的汽車荷載為公路-II級標準。為判定該橋受周圍環境和車輛超載的影響后，承載力是否滿足規范要求，以及橋梁的安全性、舒適性，需要對該橋的動力響應進行分析研究，以確定橋梁的健康狀況，為橋梁的養護和維修提供必要的理論依據。

1 試驗方案

動荷載試驗反映的是橋梁結構在動荷載作用下橋梁上部結構的動力特征。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構,使橋梁上部結構產生響應。分別采用DH5923動態應變數據采集儀、ASMB2D-32型應力應變儀和VWD-20位移計進行數據采集，分析橋梁結構的動力特征。

1.1 檢測內容

跨中截面動撓度。

1.2 測點布置

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，根據簡支梁橋的受力特點，測區應變片布置以及編號如圖1所示,在跨中截面黏貼4個混凝土應變片，試驗貨車以不同運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個節點,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 試驗結果、理論結果及二者的對比分析

3.1 不同車速對橋梁結構動力反應的影響

圖 3、4、5、6是不同車速狀態下，跨中節點位移時程圖。

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 結論及建議

時程分析的結果說明由于車速的變化，橋梁的上部結構產生了動力效應。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到設計要求。建議根據檢測結果，結合現有的加固技術及時對該橋進行加固。

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

[2] 王天穩.土木工程結構試驗[M].武漢:武漢理工大學出版社,2003.

[3] 黎國清.秦沈客運專線常用跨度橋梁的動力分析[M].北京:鐵道科學研究院科學技術處,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,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,2006.