新疆省道315線吉林臺大橋靜動載試驗檢測與評估

郭強

（新疆維吾爾自治區交通建設管理局，新疆 烏魯木齊 830000）

新疆省道315吉林臺大橋位于新疆維吾爾自治區省道315線K150+338處，橋梁編號S315654028L0200，該橋梁自2003年6月竣工建成。橋梁總長294.1m。橋梁的上部結構是鋼筋混凝土箱形拱，跨度60m，矢跨比1/6。設計拱軸線系數為2.514。下部結構采用U形橋臺建設。

一、靜載試驗

（一）荷載及測試項目甄選

以靜力荷載可以獲取新疆省道315線吉林臺大橋試驗荷載下，其截面發生的應變及變形，通過觀察數據和理論計算數據分析比對，以此得到各個截面實際信息，判斷其是否滿足規范性橋梁設計需求。在測試中，深入現場開展偏載試驗，吉林臺大橋實際荷載橫向分布的情況，對大量數據分析，對橋梁的整體結構評價分析。橋梁整體模型以MIDAS/CIVIL為支持，建立起有限元模型，通過計算出實際荷載效率系數及彎矩包絡圖，經優合理優化后，以低樁號第10聯為實際試驗知識，確定邊跨跨中、次邊跨中、中跨跨中、邊跨邊支點、邊跨中支點等，以此為不同試驗截面，開展試驗，做偏載和中載試驗。試驗中，以6輛大型三軸載重貨車為試驗荷載代表對象，平均每輛載重貨車控制重量為300kN。

圖1 吉林臺大橋拱圈斷面應力（應變）測點布置

圖2 吉林臺大橋拱圈斷面位移（撓度）測點布置

表1 實測一級荷載撓度推求跨中界面荷載橫向分布系數統計

圖3 典型測點AY1荷載及應變曲線圖

（二）測量設備及測量方式

在主梁撓度變形測量上，主要以CDP型位移實現對TDS-602靜態應變測量系統的實際測量。其中，在主梁應力測量換工作中，可以在吉林臺大橋箱梁上粘結SM-5A型號的智能化弦式應變計，輔之以100x20mm的120的紙基電阻應變片，以此為主要測量設備，聯合MB6TL靜態應變測試中心測試，測試結果通過TDS-602靜態應變采集設備測量并采集數據。

實際試驗中，以SM-5A振弦式應變計為支持，應變計改變鋼弦實際張力，引起共振頻率變化，以此對應應變值分析計算，獲取應變量程。測點布置如圖1所示。

（三）結果分析

以邊跨中截面（A-A）為例，列出截面偏載工況應力變形及撓度值，與理論性計算數據進行比對，得到具體的荷載橫向分布狀態，如圖3所示。圖3中測點荷載及應變曲線呈現出直線狀態，因此，橋跨在試驗中，其荷載處于彈性工作性質。表1為一級荷載撓度推求跨中界面荷載橫向分布系數統計，由數可得，荷載偏載下撓度分布穩定，偏載作用下實測值相比偏大，分析吉林臺大橋質檢結果，分析濕接頭、橫系梁表觀狀況，其橋梁橫向分布相比于理論較弱。

二、動載試驗

（一）以脈動試驗試驗橋梁固有振動

應分析橋梁自身結構，分析MIDAS理論數據舊路面，選擇測點數量最少、位置不處于振型節點的節點，在測試節點處安裝CA-YD-109拾震器，配置放大器和現代化DASP動態數據采集設備，通過脈動相應信號，獲取新疆省道315線吉林臺大橋橋跨結構對應信號，由計算機軟件處理信號。

測量得到主橋一階段頻率約為3.157Hz，二階段達到3.461Hz，三階段達到4.332Hz。相比于同類跨徑橋梁，其頻率屬于正常范圍，實際試驗值大于理論性計算值，其剛度基本滿足設計需求。

（二）以跑車試驗測定橋梁結構動態響應

現代車橋偶爾振動在理論上發展迅速，但是不同車輛動力和參數具有復雜性和不確定性，對應橋梁結構阻尼具有離散型和橋面不平特點，單純依靠理論知識并不能解決實際問題。應通過實際試驗，以經驗沖擊系數，分析橋梁動力效應。以30t載重車為支持，在橋面以10km/h、20km/h、30km/h、40km/h、50km/h速度行駛過檢測點。由控制界面測點，在行車試驗時記錄具體撓度曲線，獲取對應動力系數。其中，以BJQL-4B橋梁撓度檢測儀實現對數據的收集。實測活載沖擊，如表2所示。

表2 中跨跨中不同車速下行車沖擊系數

（三）跳車發測定結構動態響應

試驗以300kN車輛后輪雜主橋跨中位置以15cm三角形墊木自然下落，對橋梁產生沖擊，橋梁發生的豎向振動，測定此時橋梁中部振動頻率及阻尼比。試驗得到，該橋梁阻尼比處于0.01～0.03之間，振幅標準值達到0.4778mm＜1mm，滿足橋梁設計要求，剛度可靠。

對新疆省道315線吉林臺大橋各控制界面實際測試結果分析得到結論，其沖擊系數=1.0589～1.0805。

三、結論

試驗分級加載，通過實際荷載試驗，了解橋跨結構在標準荷載下具體受力分布。測點荷載-撓度曲線及荷載-應變曲線，在荷載影響下，呈直線狀態，荷載去除后，測點殘余變形處于20%以下，橋跨主梁在荷載下為彈性工作性質。橋梁自振頻率大于理論數據值，最終試驗結果為=1.0589～1.0805。此外，跳車試驗得到吉林臺大橋橋跨結構具體阻尼比處于0.01～0.03以內，其振幅標準值達到0.4778mm＜1mm，各項實際測試數據處于常值范圍內，無異常變化，滿足大橋建設設計及國家相關標準規范要求。對大橋進行偏載的試驗，測試得到橋梁實際橫向分布系數比設計理論橫向分布系數弱，實際投入使用后可能影響橋梁穩定性，需在實際橋梁設計中，重視橋梁橫向分布情況，保障大橋安全系數穩定。經試驗計算后，得出吉林臺大橋滿足汽車20級荷載作用需求，其靜態和動態載荷試驗對應各項系數符合標準，殘余變形處于20%以下，橋梁整體剛度、強度及穩定性可以滿足正常行車需求。