貴州烏江三橋成橋動力特性試驗研究?

張力文，曹文婷

（1.重慶市交通工程質量檢測有限公司，重慶 400067；2.貴州省質安交通工程監控檢測中心有限責任公司，貴州貴陽 550000）

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貴州烏江三橋成橋動力特性試驗研究?

張力文1，曹文婷2

（1.重慶市交通工程質量檢測有限公司，重慶 400067；2.貴州省質安交通工程監控檢測中心有限責任公司，貴州貴陽 550000）

摘要：介紹了貴州烏江三橋斜拉橋動力荷載試驗方法和過程，并對動載固有頻率、控制截面影響線、動應變等參數實測值和計算值進行了對比。結果表明，控制截面測點實測基頻與計算值較吻合，實測影響線與計算值規律完全符合，橋梁結構動力性能良好。

關鍵詞：橋梁；斜拉橋；荷載試驗；固有頻率；影響線；動應變；動力性能

2　測試內容及測點布置

2.1測試內容

橋梁結構動力特性是橋梁結構振動系統的基本特征，包括固有頻率、阻尼系數和振型等，只與橋梁結構形式、質量分布、剛度、支承情況等有關，與外載荷無關。動載試驗通過大量實測數據信號，揭示橋梁結構振動的內在規律，綜合評價結構的動力性能。

該橋主橋動力特性測試主要檢測固有頻率；主橋測試截面動力響應檢測包括動應變、振動加速度、沖擊效應，共進行4種車速無障礙跑車，J1、J3、J4截面跳車和脈動等工況試驗。試驗程序見表1。

表1　主橋動力試驗程序

2.2測點布置

主橋動力試驗共設置中跨3個測試截面，即遵義側邊跨最大正彎矩截面J1、銅仁側邊跨1/4L截面J3、邊跨跨中截面J4（見圖2），各測試截面測點布置見圖3。

圖2　主橋動力試驗測試截面布置（單位：m）

3　頻率測試

3.1主跨振型計算結果

采用MIDAS/Civil有限元空間模型計算結構動力特性，圖4為主跨豎向彎曲理論振型。

圖3　J1、J3、J4截面動力試驗測點布置

圖4　主跨豎向彎曲理論振型

3.2跳車及脈動實測結果

在主跨J1、J3、J4截面采用跳車使結構產生自由振動，用高靈敏加速度計拾取結構自振信號，通過分析計算得到結構的固有頻率和阻尼比，并通過對脈動信號的分析處理識別結構的自振頻率。圖5～7為跳車自振頻譜分析結果，圖8～10為脈動信號頻譜分析結果，主橋動力特性實測結果見表2。從中可看出實測1～5階頻率與計算值較接近，顯示出較好的規律性。

4　應變影響線測試

對低速跑車試驗（5 km/h左右）的動應變信號進行濾波處理，得到準靜態分量，即相應測試部位的應變影響線。圖11為J1、J4截面縱肋下緣實測應變影響線及計算彎矩影響線。從中可看出實測應變影響線與計算值較吻合。

圖5　實測跳車自振頻譜（J1截面）

圖6　實測跳車自振頻譜（J3截面）

圖7　實測跳車自振頻譜（J4截面）

圖8　實測脈動信號頻譜（J1截面）

5　動力響應測試

在橋面無障礙情況下，采用2輛加載車（2#、3#）以橋軸線為對稱軸并排勻速通過橋梁，速度為5 ～30 km/h，通過測定振動加速度和動應變，考察不同車速作用下測試部位的動力增大效應。跑車試驗結構動力響應檢測結果見表3。

圖9　實測脈動信號頻譜（J3截面）

圖10　實測脈動信號頻譜（J4截面）

表2　主跨結構動力特性檢測結果

圖11　影響線實測值與計算值

通過對動應變時間歷程曲線的計算，得到測試截面的應變增大系數：

式中：εdmax為最大動應變；εjmax為最大靜應變；εp為動應變信號半峰值。

k值反映了移動荷載對結構的沖擊效應。圖12為測試截面應變增大系數隨車速的變化曲線，圖13為測試截面振動加速度隨車速的變化曲線。從中可以看出：雙加載車輛以5～30 km/h的速度勻速通過橋梁時，測試截面的應變增大系數為1.00～1.05，豎向振動加速度為0.19～0.62 m/s2，對大橋結構的沖擊較小。

表3　跑車試驗動力響應檢測結果

圖12　測試截面應變增大系數隨車速的變化曲線

圖13　測試截面豎向振動加速度隨車速的變化曲線

6　結語

貴州烏江三橋在動力荷載作用下，實測1～5階頻率與計算值的比值為0.96～1.15，基本吻合；實測J1、J4截面影響線與計算值亦具有較高的吻合度；行車試驗的應變增大系數為1.00～1.05，豎向振動加速度為0.19～0.62 m/s2，無障礙行車時汽車對大橋結構的沖擊較小。

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橋梁設計技術標準：公路Ⅰ級、城鎮郊區行人密集地區公路橋梁人群荷載。橋面寬度：凈14 m +2× 3.25 m（人行道）+2×2.7 m（布索區）=25.9 m。

中圖分類號：U448.27

文獻標志碼：A

文章編號：1671-2668（2016）03-0194-04

圖1主橋整體布置示意圖（單位：m）

收稿日期：2015-05-21