多跨桥梁动静载试验时试验桥跨的选择

多跨桥梁动静载试验时试验桥跨的选择

张民

天津市大地海陆岩土工程技术开发有限公司天津300384

摘要：随着现代桥梁工程技术的发展，桥梁的建设结构也趋于多样化。本文运用荷载的试验对多跨桥进行质量的鉴定和检测，从而对桥梁的承载力以及运营的何载等级进行科学的评定。

关键词：多跨桥梁；动静载试验；桥跨；

随着我国交通事业的发展，立交桥、跨线桥、城市高架桥越来越多，这些桥梁大多是十跨以上的多跨连续梁或多跨简支梁。其中的一些多跨桥梁动静载试验时试验桥跨的选择桥梁，由于设计、施工、外荷载的撞击、超载运营等原因，已经出现了比较严重的损伤，甚至有垮塌的现象发生。为了保障桥梁的安全运营，需要对桥梁进行经常性的检查、检测和养护。仅通过工程技术人员目测检查和比较简单的仪器设备检测难以确定桥梁的承载能力，就需要通过动、静载试验来判定桥梁的健康状况。对于跨数比较多的桥梁来说，如果每一跨都做试验，可以保证不出现遗漏，但试验进行时间太长，试验费用过高，而且还需要长时间中断交通。如果只选择几跨做试验，试验跨的选择仅依靠外观或感觉来选择，难免会出现错误。考虑到上述的情况，对于多跨桥梁，比较妥善的办法是，首先采用动载试验，对多跨桥梁的每一跨都做一次简单的动载试验，只布置关键测点，测量桥跨的竖向自振频率、冲击系数和强迫振动的最大振幅。对于跨度不太大的桥跨可以不必考虑横桥向自振频率。根据测试得到的数据结果选择最薄弱的几个桥跨做动、静载试验。简单的动载试验所需的试验车辆比较少，可以减少试验费用，并且动载试验可以在晚上车辆较少的时间分段进行，尽可能地减少对交通的影响。

1多跨桥梁动静载试验

从跨数相对较弱桥梁角度进行分析，若施工人员对每跨桥梁都进行全面检测，可较好地防止遗漏现象的出现，但其试验使用的时间也相对较长，试验成本相对较高，其中在试验期间还需要停止试验桥梁的运营。若仅对相应的桥跨进行试验，试验跨的选择只通过试验人员感觉与桥梁外感等为依据，经常会出现相应的问题。对上述各种问题进行综合分析与研宄，对多跨桥梁而言，最为良好的试验方法主要为：试验人员先结合实际需求对动载试验进行使用，对多跨桥梁所有跨进行较为简单的动载试验检测，仅安置主要的检测点，对多跨桥梁竖向自振频率、强波振幅的最大频率及冲击参数等进行科学的检测。其中若桥梁快读相对较小时，试验人员则需要对桥梁横向的自振频率进行重视与分析。结合收集的各种数据信息进行综合分析对桥梁较为薄弱的桥跨再进行相应的动载与静载试验。较为简洁的动载试验需要的试验检测车辆相对较少，可在一定程度上降低试验期间的试验成本，与此同时，动载试验还可在夜间车辆相对较少时进行分段检测，最大限度的降低对城市交通事业造成的不良影响。

2动载试验数据的分析

2.1桥梁固有的频率

桥梁的竖向和横向各阶段的自振频率，可以通过测试仪器直接进行测试记录，并确定时域历程曲线、功率图谱上的峰值等。测试完成后将实际试测的结果与理论值进行比较，就可以评估出桥梁结构的刚度及性能，如果实测的数值大于理论的计算数值，就说明桥梁的风度较强，反之则说明刚度偏小，有可能存在较大裂缝或其他问题。在实际的试验中，通常要求实测的频率需大于理论分析得到的频率值，因为理论分析中忽略了桥梁的横隔梁和桥面铺装等，结构的刚度对桥梁刚度增大的贡献。

2.2阻尼比

根据脉动试验的数据和各种识别的方法，就可以计算出桥梁结构振动各阶模态的阻尼。

2.3冲击系数

目前来讲唯一可靠的方法就是，通过动载试验测试桥梁结构的冲击系数。可以根据跑车试验测出的数据来计算出桥梁的冲击系数。通过此冲击系数可以对桥梁结构的行车性能进行评定。实测的冲击系数如果与理论值差距较大，就说明桥梁行车性能较差。但是目前采用的冲击系数评定桥梁结构的方法，还有待改进和提高。

2.4振型

振型的试验所采用的方法，就是将若干传感器安装在桥梁结构的代表部位，当激振装置激发结构共振时，便可以同时的记录下桥梁各部位的相位和振幅，然后通过各测点的比较就可以得到振型的曲线图。

3实例

以下我们就以笔者自身从事的工作实例，进行动静载的实验，我们暂定所选择的其中几跨为A，B，C。之后，我们需要找出这三跨中承载力最差的一跨，其余各跨也照此办理，以找出最需要做动、静载试验的几个桥跨。其中A跨跨长16m，B跨跨长17m，C跨跨长25m，桥宽8m。对三跨梁分别做了脉动试验和跑车试验，对A跨梁和C跨梁还做了刹车试验和跳车试验。试验用车辆都是自重+载重为30t的自卸车。

3.1跑车试验的振幅

在跑车试验中，A，B，C各测点的振幅测试结果见表1。

表1跑车时各测点在各种车速下的竖向最大振幅值

3.3刹车试验的振幅

在刹车试验检测期间，试验检测车辆运行速度20km/h，根据试验需要分别在A与C桥跨中心位置进行刹车，其中试验人员对其相应的刹车数据信息进行科学记录。在通过对两者数据信息的分析与比较可以发现，C桥跨仅第一次刹车试验桥跨振幅相对较大，约为0.177mm，较大与A桥跨振幅，其余各试验数据信息中A桥跨振幅远大于C桥跨振幅。从理论角度进行分析，由于并桥跨跨度远远高于A桥跨跨度，以此C桥跨振幅影响应大于A桥跨振幅，但实际检测数据信息差距却相对较小，这证明C桥跨运行安全性远远高于A桥跨安全性。在这次试验检测期间，刹车位置主要是在各桥跨中心位置进行的，因此其刹车力度具有相应的随机性质，但其检测数据细信息与分析结构仍可为实际参考依据

3.4跳车试验的振幅

试验车以20km/h的速度，分别在A跨的跨中和C跨的跨中越过10cm厚的木板。跳车时A跨测点的最大振幅见表3，C跨测点的最大振幅见表4。比较表3和表4，在2次跳车试验中，都是C跨跨中的竖向振幅比A跨跨中的振幅大10%左右。

表3试验车以20km/h速度在A跨跨中跳车时A跨测点的最大振幅

参考文献：

[1]闫红，郭良友.多跨桥梁动静载试验时试验桥跨的选择[J].桥梁建设，2005（S1）.

[2]张蔚伟.大跨度连续梁桥的荷载试验及性能评定[J].河南建材，2011（4）.

[3]贾海洋，崔聚印.基于挠度分析的桥梁静载试验和维修加固评价[J].山西建筑，2006，32（8）.