斜拉橋動載試驗方法及工程運用

李延存

（通遼市交通工程局，內蒙古通遼 028000）

收稿日期:2018-01-05

作者簡介:李延存（1982-），男，內蒙古通遼人，工程師，從事路橋施工管理工作。

DOI:10.16799/j.cnki.csdqyfh.2018.06.026

1 概況

1.1 動載試驗概況

試驗荷載以不同速度通過試驗橋梁進行動應變、動位移、豎向與橫向振動的測定，以了解結構的動力系數、振動特征(振幅、頻率、模態振型、阻尼比）等，據以判斷結構在動載作用下的工作狀態。

動載試驗包括行車試驗、制動試驗和自振特性試驗。動載試驗測試項目有跨中截面梁體的動應力、跨中截面的動撓度和動扭轉角、支座動位移、支座處梁部結構的豎向振動、制動墩在制動試驗時的縱向振動位移、行車試驗時制動墩墩頂的橫向振動位移等。

1.2 工程概況

動荷載檢測橋梁由主橋及兩側引橋組成，主橋橋型為支承體系獨塔斜拉橋，跨徑布置為100 m+100 m=200 m，主梁為鋼箱梁，梁高2.5m，橋塔為鋼塔，塔高80 m，斜拉索采用空間索面；主橋兩側各300 m引橋，引橋采用跨徑30 m的預應力現澆連續箱梁，全橋總長800 m。道路等級為城市主干路，雙向6車道。橋型布置見圖1。

2 動載試驗方法

2.1 測點布置

2.1.1 自振特性測點布置

根據該橋的結構特點，動力特性的主要測試內容有：全橋動力特性，測試該橋豎向、扭轉等自振特性。

測量方法：通過在橋上設置高靈敏度的傳感器，長時間記錄橋梁結構在環境激勵下，如：風、水流、地脈動等引起的橋梁振動，然后對記錄下來的橋梁振動時程信號進行處理，并進行時域和頻域的分析，求出各構件頻率、振型以及阻尼。

為了測試主橋主梁豎向及扭轉等固有振型，需設置豎向測點。豎向測點對稱并列于橋面上、下游側。主橋每側邊跨均設置12個豎向測點（上、下游兩側），共計24個測點。

2.1.2 強迫振動試驗測點布置

通過強迫振動試驗，測定結構沖擊系數和加速度時程響應，評估結構動力反應。沖擊系數的測定采用電阻應變片測量。主橋測試截面布置2個動應變片和1個豎向加速度傳感器，

2.2 觀測方法與測試儀器系統

2.2.1 觀測方法

（1）自振特性測試：橋梁自振特性測試采用速度傳感器采集橋梁在環境荷載作用下的振動速度信號，來測量橋梁自振頻率、振型和阻尼比。

（2）強迫振動試驗：通過強迫振動試驗，測定結構沖擊系數，評估結構動力反應。沖擊系數的測定采用電阻應變片量測，采用靜載試驗載重汽車以不同速度按指定線路通過橋面，通過測試點的動應變時程曲線及橋面加速度反映橋梁在該工況下的沖擊系數及橋面加速度反應。

2.2.2 測試儀器系統

自振特性測試、強迫振動試驗：動態信號測試分析系統（DH5923+1067010）、動態信號測試傳感器（DH610（V）+07072～0707）。

圖1 橋型布置圖（單位:m m）

2.3 試驗荷載及工況

2.3.1 自振特性測試

橋梁自振特性測試采用速度傳感器采集橋梁在環境荷載作用下的振動速度信號。主橋信號的采樣頻率為100 Hz，每個測點采用時間為30 min。

2.3.2 強迫振動測試

跑車試驗已進行，主橋采用兩部靜載試驗載重汽車分別以 10 km/h、20 km/h、30 km/h、40 km/h、50 km/h的速度按指定路線通過橋面，測試各工況的橋面加速度響應及主梁動應變時程曲線，見表1。

3 結論

（1）主橋實測一階豎向振動頻率為0.88 Hz，大于其理論計算值0.77 Hz，且實測振型與理論計算振型一致，說明該橋豎向剛度滿足要求。

（2）在無障礙行車情況下，車輛對主橋的沖擊系數最大值為μ=0.01，小于規范《公路橋涵設計通用規范》規定設計計算取值μ=0.05。

表1 測試工況及測試內容

（3）主橋無障礙行車時，橋面最大豎向加速度幅值為0.001 555 g，符合行車舒適度要求（根據國內外研究資料，一般車輛在橋梁結構行駛時最大豎向加速度不宜超過0.065 g，否則就會引起司乘人員、行人的不適）。