牌樓長江大橋動載試驗研究

謝 勇，盧星輔

(貴州省質安交通工程監控檢測中心有限責任公司，貴州 貴陽 550000)

1 工程概況

牌樓長江大橋設計為雙塔雙索面斜拉橋，跨徑布置為：4×57.5 m+730 m+4×57.5 m。鋼主梁段采用扁平鋼箱梁，結構采用9跨連續半漂浮體系，空間密索布置。大橋距上游的萬州長江大橋約4.2 km，距下游的萬州長江二橋約4.8 km，為萬州區境內的第四座長江大橋。

2 動載試驗內容

橋梁結構的動載試驗，主要是測試結構自振特性參數和動力響應值。自振特性參數主要是用傳感器布置在被測結構振型的峰(谷)點上，選擇相應參考點，同時記錄信號，進行分析得到。動力響應主要測試動撓度，動應變，動力放大系數等。但是目前對特大跨徑橋梁，目前尚缺乏實用可靠的、分辨率能較好滿足要求的動撓度測試設備。因此在現場條件受限無法測定動撓度時，通常采用動應變來計算沖擊系數。

2.1 自振特性參數試驗

橋梁自振特性識別采取思路：有限元計算→現場試驗→調整計算參數→調整邊界條件→有限元計算→確定自振特性。

自振特性參數主要通過結構物自身隨大地的脈動來采取識別。脈動試驗實際就是封閉大橋兩端的交通，不讓任何車輛駛入大橋，讓橋梁處于環境激勵下，做很小的微振動。本次試驗采用江蘇東華測試技術股份有限公司最新的DH5907N無線橋梁模態測試分析系統，內置三向測試模塊，可同時進行縱向，橫向，豎向的信號采集。在730 m主跨分為十等分，各個邊跨分為二等分，主墩上布置測點，單側共布置27個傳感器。為了得到大橋的扭轉振型，另一側也布置了27個傳感器，共54個。為了信號傳輸及振型測試的需要，選取了跨中附近的測點作為參考點，其余11臺儀器可移動測量，共分6批次進行測量。在測試過程中，為了保證采集的樣本量足夠，能夠滿足FFT分析時能夠加窗重疊，要求每個批次采樣時間都在40分鐘以上。

2.2 動力響應試驗

橋梁結構動力響應試驗，主要是測定結構在動力荷載作用下的反應，如跑車、剎車、跳車等外部激勵，讓結構做強迫振動，然后用相應動載試驗設備設置一定的采樣頻率采集速度或加速度時域曲線，動應變時程曲線，進行頻譜分析或進行沖擊系數分析。然后跟設計規范比較，看大橋的動力響應是否超出正常范圍。

2.3 測試截面及測點布置

根據測試橋跨結構形式及受力特性：選取主跨跨中截面J1作為動力響應測試截面；選取邊跨二分點及主跨十分點作為自振特性參數截面。如圖1所示。

3 試驗結果

3.1 頻率、振型測試

圖2 振型比較圖

采用脈動測試的方法， 得出大橋的豎向振型，橫向振型，扭轉振型，并與理論模型進行比較，得出實測振型與理論振型基本吻合，且實測頻率均大于理論頻率，表明結構剛度滿足設計要求。

3.2 動應變及動力響應測試

通過對動應變跑車時程曲線計算得到測試截面的應變增大系數，圖3為測試截面典型測點動應變里程曲線。

圖3 J1截面底板測點與頂板測點動應變里程曲線

4 結 語

(1)實測主橋豎向一階頻率為0.273 Hz，大于相應的理論計算值0.261 Hz；主跨跨中截面底板實測應變增大系數在1.02～1.06之間；頂板實測應變增大系數在1.04～1.29之間；橋梁振型無異常情況，實測振型與理論計算振型吻合，實測阻尼正常，說明牌樓長江大橋動力特性和動力響應正常。(2)在結構動載測試中，要選擇合適的采樣頻率，對于大跨徑的柔性結構橋梁，一定要采集足夠長的時間，做頻譜分析時頻率分辨率才能更精確。