某簡支梁橋動荷載測試及分析

摘要：對某橋20m板梁橋進行動載試驗，通過動力特性分析，其結論可用于相似橋梁。

關鍵詞：預應力 板梁 動載試驗

中圖分類號：U445 文獻標示碼：A

1、 測試方法

橋梁的動荷載作用下結構特性測試采用DH5938B、DH5936B動態測試系統進行，系統的組成見圖1所示。在橋梁面上的跨中、1/4跨等處布置了四個測點，安裝加速度傳感器，通過數據采集系統獲得結構在動荷載作用下的隨機振動信號，再傳送到便攜式PC機進行數據后處理，分析結構固有頻率。測試中動荷載通過跳車和跑車來激勵結構產生振動。

圖1 動態測試系統

2、 測試方案

在結構荷載試驗前，通過分析結構特點，制定了荷載試驗測試方案。該橋的結構形式為梁底簡支、橋面連續的20米跨板梁橋。考慮到路緣石以外人行道和護欄結構對測試結果的影響具有不確定性，為了準確了解結構的自振特性，在測試中采用4個傳感器分別布置在跨中及1/4跨處對結構進行測試。測試荷載采用的動荷載分別在兩個車道上激勵結構振動。傳感器位置及加載車道布置如圖2所示。

圖2 測點布置及加載車道

3、 測試結果

本次橋梁動態特性測試數據較多，報告中列入了較有代表性的數據，使用快速Fourier變換對測得的時域數據進行頻域分析可得到結構振動頻率的信息。這里首次給出30噸車在30km/h跳車后的動力測試時程數據和頻域分析結果。圖3為橋跨中處的動力加速度時域曲線，橫坐標為采樣點數。圖4為橋跨中處的動力加速度頻域分析結果。

圖3 30km/h車速下的跳車試驗時程數據（跨中傳感器）

圖4 30km/h車速下的跳車試驗頻域分析（跨中傳感器）

圖5為橋1/4跨處的動力加速度時域曲線，橫坐標為采樣點數。圖6為橋1/4跨處的動力加速度頻域分析結果。

圖5 30km/h車速下的跳車試驗時程數據（1/4跨傳感器）

圖6 30km/h車速下的跳車試驗頻域分析（1/4跨傳感器）

其次給出30噸車在50km/h跑車后的動力測試時程數據和頻域分析結果。圖7為橋跨中處的動力加速度時域曲線，橫坐標為采樣點數。圖8為橋跨中處的動力加速度頻域分析結果。

圖7 50km/h車速下的跑車試驗時程數據（跨中傳感器）

圖8 50km/h車速下的跑車試驗頻域分析（跨中傳感器）

圖9為橋跨中處的動力加速度時域曲線，橫坐標為采樣點數。圖10為橋跨中處的動力加速度頻域分析結果。

圖9 50km/h車速下的跑車試驗時程數據（1/4跨傳感器）

圖10 50km/h車速下的跑車試驗頻域分析（1/4跨傳感器）

從測試結果得到的功率譜密度圖可看出，不同激勵工況下，不同傳感器分析得到的結構固有頻率是一致的，一階自振頻率為6.32Hz。由于該橋為小跨近似簡支橋梁。低階振動占絕大多的結構振動成分。結構的固有頻率信息的提取一般也以普通荷載試驗條件下最易測得的一階模態頻率為主。

4、 結論

通過現場跳車和跑車動力測試和結果分析，可以看出，實測一階頻率是6.32Hz，從不同測試工況下得到的結果較穩定。整體來看結構模態能量成分的分布基本符合該類橋梁的特點。從分析多次測試的數據來看，在動力測試過程中，結構動力參數表現穩定，且結構無異常現象發生。本次動測試驗的測試結果也反映出了該橋的動力特性，可以作為該橋的“動力指紋”，在今后運營中對該橋進行動測對比分析。