某在役橋梁的動載檢測及評估

邢 蓉

（太原理工大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院，山西 太原 030024；山西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 太原 030031）

近年來，我國交通部對橋梁的檢測更加重視。鑒于這些年某些大型橋梁由于沒有進(jìn)行有效的定期的及時的檢測引發(fā)交通事故的發(fā)生，橋梁的建設(shè)者們都對橋梁的施工階段、建成試用階段、使用階段及其他特殊時期的各項檢測毫無松懈地進(jìn)行著，不管是大橋中橋，還是小橋涵洞都要引起我們的重視，都要通過一步步的檢測使橋梁的安全性得到加強(qiáng)，同時提高橋梁的耐久性和適用性。

一、工程概況

某橋是一座運(yùn)營十多年的大橋，起點樁號為14+83.53，終點樁號為19+68.67，橋梁全長485.14米，全橋共分為16跨，每跨標(biāo)準(zhǔn)跨徑30m。橋面寬度為0.25米（護(hù)欄）+0.75米（人行道）+14（車行道）+0.75米（人行道）+0.25米（護(hù)欄）。橋梁上部結(jié)構(gòu)：采用了簡支橋面連續(xù)結(jié)構(gòu)，每四跨為一聯(lián)，每跨設(shè)七根預(yù)應(yīng)力混凝土“T”型梁，梁高2.0m，梁間距2.2m，每跨共設(shè)七道橫隔板，采用濕接與焊接相結(jié)合的聯(lián)結(jié)方法。橋梁下部結(jié)構(gòu)：橋墩為鋼筋混凝土四柱式橋墩，橋臺為加筋土橋臺，墩、臺基礎(chǔ)均為鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。橋梁設(shè)計荷載等級為汽車-20級，掛車-100級；地震基本烈度為8度。

二、試驗?zāi)康?/h2>

通過對該橋的動載試驗：（1）檢測大橋結(jié)構(gòu)的動力性能。（2）綜合評價該橋現(xiàn)有的工作性能、實際的承載能力是否滿足設(shè)計要求及正常使用要求。（3）為大橋的養(yǎng)護(hù)維修提供依據(jù)。

三、試驗依據(jù)

（1）《公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范》（JTG H11-2004）；（ 2）《 混凝土結(jié)構(gòu)試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》（ GB50152-92） ；（3）《大跨徑混凝土橋梁的試驗方法》（YC4-4/1982） ；（4）《公路舊橋承載能力鑒定方法》（交通部標(biāo)準(zhǔn)1988）；（5）公路橋梁設(shè)計、施工有關(guān)規(guī)范、規(guī)程及標(biāo)準(zhǔn)；（6）有關(guān)該橋的設(shè)計、施工及竣工文件和近幾年的養(yǎng)護(hù)、維修等技術(shù)資料；（7）試驗橋梁有關(guān)設(shè)計文件、施工圖等技術(shù)資料。

四、試驗項目及方法

根據(jù)對試驗橋梁的受力分析及橋梁的實際情況，選取橋梁第二、三、四跨作為試驗檢測跨。第二跨各梁腹板無明顯的彎剪裂縫，與大部分橋垮病害情況基本相同；第三跨腹板有明顯的彎剪裂縫；第四跨4#、5#梁腹板與翼板連接處開裂且縫寬較大。在此基礎(chǔ)上選取動應(yīng)力（應(yīng)變）測點，強(qiáng)迫振動試驗測點，脈動試驗測點。

（1）動應(yīng)變

通過動應(yīng)變儀（SDA-830B動態(tài)應(yīng)變儀）采集行車試驗過程中的動態(tài)響應(yīng)信號（即動應(yīng)變的時程曲線），并通過對響應(yīng)信號的分析，確定橋梁結(jié)構(gòu)在動荷載作用下的響應(yīng)。

（2）結(jié)構(gòu)強(qiáng)迫振動特性的測試

通過DASP數(shù)據(jù)大容量自動采集與信號處理分析系統(tǒng)，采集行車試驗過程中的振動響應(yīng)信號，確定橋梁結(jié)構(gòu)的強(qiáng)迫振動特性，即強(qiáng)迫振動的頻率、阻尼、振幅等。

（3）結(jié)構(gòu)自振特性的測試

通過DASP數(shù)據(jù)大容量自動采集與信號處理分析系統(tǒng)，采集結(jié)構(gòu)的無荷載狀況下的自由振動響應(yīng)信號，確定橋梁結(jié)構(gòu)的自振動特性，即結(jié)構(gòu)的固有頻率、阻尼、振幅、振型等。

五、試驗荷載設(shè)計及加載程序

橋梁結(jié)構(gòu)在移動車輛荷載作用下的動力反應(yīng)是橋梁和車輛這兩個振動系統(tǒng)相互作用的結(jié)果。除與兩者本身的動力特性（質(zhì)量、剛度、阻尼）有關(guān)外，還與橋面的平整度、車輛行駛速度有關(guān)，測定橋梁在使用荷載作用下的動力特性及其響應(yīng)是非常必要的。

在移動車輛荷載作用下，橋梁將產(chǎn)生振動、沖擊等動力效應(yīng)。此時橋梁各截面除受靜力外，還受動力荷載作用。在一輛或橫向一排車輛荷載作用下的動態(tài)增長率稱為動態(tài)增量。對于不同的測試項目，動態(tài)增量又可分為位移動態(tài)增量和應(yīng)力動態(tài)增量。

該次動載試驗程序如下：一輛重車按不同車速（20km/h、30km/h）行駛通過試驗橋跨。兩輛車并排按不同車速（20km/h、30km/h）行駛通過試驗橋跨。一輛車按不同車速（20km/h）行駛至指定測試斷面（第二跨跨中）急剎車。無活載荷載作用下橋梁的脈動試驗。

六、動載試驗結(jié)果及分析

（1）在行車試驗荷載作用下，實測動應(yīng)力分析結(jié)果見附表1。

（2）在行車試驗荷載作用下，實測結(jié)構(gòu)振動特性分析結(jié)果見附表2、附表3、附表4。

（3）實測橋梁自振特性分析結(jié)果見附表5。

（4）由橋梁強(qiáng)迫振動試驗結(jié)果分析，橋梁在行車試驗荷載作用下沒有發(fā)生共振現(xiàn)象。

（5）由行車試驗實測動應(yīng)力分析結(jié)果看，動應(yīng)力動態(tài)增量μ主要集中在0.06～0.20范圍內(nèi)，車速與動態(tài)增量之間無明顯的相關(guān)關(guān)系。

（6）由動應(yīng)力時程曲線看出，不同測試斷面上的動應(yīng)力測點隨時間（移動車輛位置）變化的規(guī)律，應(yīng)力時程曲線較為平緩，在車輛荷載經(jīng)過應(yīng)力測試斷面時，應(yīng)力無突變現(xiàn)象。

（7）由橋梁的脈動試驗結(jié)果分析：該橋結(jié)構(gòu)的豎向一階自振頻率為2.71Hz,橫向一階自振頻率為3.65Hz。

七、試驗結(jié)論

橋梁在動力試驗荷載作用下所反映的自身振動特性及動力響應(yīng)、動力性能不能滿足正常運(yùn)營車輛荷載作用下的使用要求。

附表1 行車試驗荷載作用下實測動應(yīng)力分析結(jié)果

附表2 行車試驗荷載作用下實測結(jié)構(gòu)振動特性分析結(jié)果

附表3 行車試驗荷載作用下實測結(jié)構(gòu)振動特性分析結(jié)果

附表4 行車試驗荷載作用下實測結(jié)構(gòu)振動特性分析結(jié)果

附表5 橋梁自振特性結(jié)果分析