某既有簡支空心板橋動載特性研究

黃 山，魏于航

(1.成都工業(yè)學院，四川 成都 611730；2.成都魯能置業(yè)有限公司，四川 成都 610051)

0 前 言

公路橋梁作為交通路網(wǎng)中的關(guān)鍵工程，在運輸保障中至關(guān)重要。在長久的荷載和環(huán)境等因素影響下，橋梁的耐久性和安全性將會降低，造成結(jié)構(gòu)可靠度不足，甚至造成橋毀人亡。動載試驗可以測試橋梁結(jié)構(gòu)的固有頻率、動力沖擊系數(shù)和阻尼比等參數(shù)，從宏觀上判斷橋梁結(jié)構(gòu)的承載能力和安全性。因此，對既有橋梁開展動載特性研究，進行技術(shù)加固改造具有重要的工程意義，將為橋梁的修復、加固或重建提供技術(shù)依據(jù)。

1 工程概況

本文依托橋梁全長102.1 m，全寬9.44 m，跨徑組合為6×16.0 m。上部結(jié)構(gòu)為簡支空心板橋；下部結(jié)構(gòu)為重力式橋墩和重力式橋臺。設計荷載等級為公路-Ⅱ級。橋梁立面照見圖1。

圖1 橋梁立面

2 自振特性測試結(jié)果

采用脈動法進行自振測試，在橋面無任何車輛荷載和附近無規(guī)則震源情況下，測定自然狀態(tài)下橋跨結(jié)構(gòu)微幅振動響應，自振頻率的計算采用有限元軟件Midas建模計算得到，計算自振頻率見圖2。

圖2 自振頻率計算值(f=7.7 Hz)

自振頻率的測試采用環(huán)境激勵法測得，實測頻譜圖如圖3所示。

圖3 跨中截面實測豎向頻譜圖

計算頻率與實測頻率的對比見表1。

表1 計算頻率與實測頻率對比表 單位：Hz

從計算與實測的結(jié)果對比可以看出，結(jié)構(gòu)自振頻率實測值大于計算值，結(jié)合現(xiàn)場檢測情況，該橋梁梁體病害較少，結(jié)構(gòu)完整，實測基頻屬于合理范圍之內(nèi)，同時也說明該橋情況良好。

3 行車激振試驗測試結(jié)果及分析

進行跳車試驗測定橋跨結(jié)構(gòu)在橋面不良狀態(tài)時運行車輛荷載作用下的動力響應和沖擊系數(shù)。用1輛重載汽車(重約200 kN)沿橋梁中心線，以10、20、30 km/h的速度往返通過橋跨結(jié)構(gòu)，另需在橋跨結(jié)構(gòu)試驗截面處橋面上設置高7.5 cm、底寬30 cm(三角形木板制作)的障礙物，模擬橋面鋪裝局部損傷狀態(tài)。不同速度的有障礙行車(跳車)激振下跨中截面激振圖見圖4～6。

圖4 跨中截面跳車行車10 km/h激振

圖5 跨中截面跳車行車20 km/h激振

圖6 跨中截面跳車行車30 km/h激振

通過模態(tài)軟件分析，在不同車速下，跨中截面的跳車沖擊系數(shù)見表2。

表2 實測跨中截面動應力沖擊系數(shù)(1+μ)

從表2可以看出，跨中截面跳車沖擊系數(shù)最大數(shù)值為1.50，沖擊系數(shù)較大，考慮到該橋的橋面鋪裝層有局部破損開裂，同時鋪裝層較薄，橋面行車對該橋的沖擊作用較大。

4 結(jié)論和展望

1)本文通過對既有橋梁進行動載特性分析，為橋梁的加固改造升級提供了依據(jù)，也對今后該領(lǐng)域類似的研究有一定借鑒意義。

2)荷載試驗是評定橋梁承載力與安全度的有效辦法,如何利用新結(jié)構(gòu)和新材料對既有結(jié)構(gòu)進行加固仍需進一步研究。

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