既有箱型梁橋的動(dòng)載試驗(yàn)與有限元模擬

龍 垚 吳亞平

蘭州交通大學(xué)土木工程學(xué)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(jiǎn)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(shè)計(jì)時(shí)采用的汽車荷載為公路-II級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。為判定該橋受周圍環(huán)境和車輛超載的影響后，承載力是否滿足規(guī)范要求，以及橋梁的安全性、舒適性，需要對(duì)該橋的動(dòng)力響應(yīng)進(jìn)行分析研究，以確定橋梁的健康狀況，為橋梁的養(yǎng)護(hù)和維修提供必要的理論依據(jù)。

1 試驗(yàn)方案

動(dòng)荷載試驗(yàn)反映的是橋梁結(jié)構(gòu)在動(dòng)荷載作用下橋梁上部結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特征。試驗(yàn)中以一輛19噸重的貨車以不同的時(shí)速通過橋梁來激勵(lì)橋梁結(jié)構(gòu),使橋梁上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生響應(yīng)。分別采用DH5923動(dòng)態(tài)應(yīng)變數(shù)據(jù)采集儀、ASMB2D-32型應(yīng)力應(yīng)變儀和VWD-20位移計(jì)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，分析橋梁結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特征。

1.1 檢測(cè)內(nèi)容

跨中截面動(dòng)撓度。

1.2 測(cè)點(diǎn)布置

由于該簡(jiǎn)支梁由等截面箱型梁拼裝而成，將該簡(jiǎn)支梁橋中的一塊箱型梁作為試驗(yàn)對(duì)象檢測(cè)，根據(jù)簡(jiǎn)支梁橋的受力特點(diǎn)，測(cè)區(qū)應(yīng)變片布置以及編號(hào)如圖1所示,在跨中截面黏貼4個(gè)混凝土應(yīng)變片，試驗(yàn)貨車以不同運(yùn)行速度勻速駛過大橋，用來測(cè)取最大動(dòng)撓度，編號(hào)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(gè)節(jié)點(diǎn),共24個(gè)單元,每個(gè)單元長(zhǎng)度為1 m。有限元模型如圖2所示。

3 試驗(yàn)結(jié)果、理論結(jié)果及二者的對(duì)比分析

3.1 不同車速對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)動(dòng)力反應(yīng)的影響

圖 3、4、5、6是不同車速狀態(tài)下，跨中節(jié)點(diǎn)位移時(shí)程圖。

3.2 移動(dòng)荷載作用下，跨中截面最大豎向動(dòng)撓度值

表1展示了貨車以不同時(shí)速均勻通過該橋時(shí)，跨中截面最大豎向動(dòng)撓度值。

表1 跨中截面最大豎向動(dòng)撓度值

4 結(jié)論及建議

時(shí)程分析的結(jié)果說明由于車速的變化，橋梁的上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了動(dòng)力效應(yīng)。靜力分析時(shí)，跨中截面豎向撓度值為5.061mm，車速為50 km/h、100 km/h時(shí)，時(shí)程分析的最大動(dòng)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(shí)測(cè)值都比理論值偏大,說明行車的舒適性未達(dá)到設(shè)計(jì)要求。建議根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，結(jié)合現(xiàn)有的加固技術(shù)及時(shí)對(duì)該橋進(jìn)行加固。

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