连 鹏 宇

(铁道第三勘察设计院集团有限公司,天津 300142)

谈公路桥梁动载试验在桥梁检测中的应用

连 鹏 宇

(铁道第三勘察设计院集团有限公司,天津 300142)

对某高速公路桥梁动载试验的内容作了介绍，论述了截面测试和测点布置的方法，并对动载试验在桥梁检测过程中的应用方法进行了研究，指出桥梁动载试验在桥梁检测与评估、桥上荷载识别、疲劳试验等过程中具有广阔的应用前景。

桥梁，动载试验，检测，冲击系数

高速公路作为国家走向现代化的桥梁，它的建成和投入使用数量从侧面反映了一个国家国力的发展和进步。近年来我国在这条道路上已取得了相当大的成就，而桥梁作为公路的咽喉，在高速公路系统中占有举足轻重的地位。随着大批高速公路桥梁的建成，早期修建的桥梁可能已出现部分病害和破损现象，给桥梁结构带来潜在危害，桥梁后期检测和加固也日益得到关注和重视。本文主要结合山东省某高速公路桥梁检测过程中的动载试验，简述动载试验在桥梁检测过程中的应用方法。

1 工程概况

某大桥为山东省高速公路网中某四跨40 m预应力混凝土连续T梁桥，施工方式采用先简支后连续结构，共由五片T梁组成，梁高为2.5 m，梁间距2.4 m，设计荷载等级为公路Ⅰ级荷载，单幅两车道，设计行车速度为80 km/h。混凝土主梁、横隔梁、湿接缝、墩顶现浇段、桥面均采用C50混凝土，防水层采用10 cm厚的沥青混凝土；桥墩台基础均采用C30混凝土，0号、4号桥台采用GJZF4 400×450×86型四氟滑板式橡胶支座，并分别设置一道80型异型钢单缝式伸缩装置，1号～3号桥墩与梁固结，形成连续刚构体系。桥梁立面布置图见图1。

2 动载试验

2.1 动载试验测试内容

试验项目包括：

1)脉动试验：在桥面无任何交通荷载以及桥址附近无规则振

源情况下，通过高灵敏度动力测试系统测定风荷载、地脉动、水流等随机荷载激振而引起桥跨结构的微小振动响应，测得结构的自振频率和阻尼比等动力学特征。采用东华DH5922动态测试系统配合伺服式拾振器采集桥面振动信号。

2)跑车试验：采用1辆360 kN重车分别以10 km/h，20 km/h，30 km/h，40 km/h，50 km/h车速沿桥中心线匀速行驶过桥梁，测量各跨梁体的竖向动力响应和跨中动态增量。

3)跳车试验：用1辆360 kN重车进行跳车试验，在跨中截面车辆后轴位置布置三角垫块(长50 cm，高10 cm)，通过跳车试验测试桥梁结构在冲击荷载作用下的振动响应。

4)刹车试验：用1辆360 kN重车，以20 km/h的车速沿桥中心线匀速行驶，在试验截面位置紧急刹车至停止，激发桥梁的水平振动，测试桥梁的振动响应。

2.2 测试截面和测点布置

先利用结构分析有限元通用程序对桥梁进行动力分析，得出桥梁的理论主要振型和自振频率，将测点布置在试验桥跨振幅较大的位置，加速度传感器布置在试验桥跨的跨中防撞栏内边缘，且距内边缘约100 mm的位置。分析主梁在载重车辆匀速通过时的振动响应，识别桥梁整体振动的动力特性参数，包括自振频率和阻尼比等。测点布置图如图2所示。

2.3 动载试验结果及分析

2.3.1 振动特性试验结果

通过对脉动测试信号进行分析，得到大桥前2阶频率及阻尼比如表1所示。动力特性分析采用MIDAS/CIVIL软件，桥面铺装作为附加质量分配到各节点上，不考虑其对结构刚度的影响。

表1 前2阶振动频率汇总表

由表1可见，该大桥前2阶振型振动频率的实测值均大于理论计算值，根据JTG/T J21—2011公路桥梁承载能力检测评定规程中第5.9条的相关规定，结构动刚度满足设计要求。

2.3.2 跑车试验结果

通过测试桥跨在测试车辆行车过程中的各跨跨中动挠度来推算桥跨的实际冲击系数值。跑车中所测得的各跨冲击系数见表2，冲击系数随车速变化关系曲线图如图3所示。

表2 跨中截面跑车试验时冲击系数实测值

冲击系数是反映桥梁在运营阶段工作状况的一个重要指标，它与桥梁的线形、桥面的平整程度、行驶车辆的动力性能都存在直接关系。从表2，图3中可看出：本次实测车速为20 km/h时,第二跨冲击系数最大为1.160；冲击系数整体呈现随车速增加而增大的趋势。

本次实测的冲击系数1+μ在1.036～1.160之间，数值较小，行车状态下对桥梁结构的冲击效应在设计允许范围内。

2.3.3 跳车试验结果

用1辆360 kN重车进行跳车试验，在跨中截面车辆后轴位置布置三角垫块(长50 cm，高10 cm)，车辆跳下垫块后马上刹车熄火，测得的动挠度结果如表3所示。

表3 跳车试验测试结果 mm

2.3.4 刹车试验结果

采用1台36 t的加载车以20 km/h的速度分别行驶至1号墩、2号墩立即刹车至停止，测得的水平向位移结果如表4所示。

表4 1，2号墩刹车试验测试结果 mm

2.3.5 动载试验结果分析

根据该大桥动荷载试验实测频率、阻尼比、冲击系数，结合结构动力响应以及理论分析，可以得到以下结论：

1)试验跨桥梁结构的竖向频率的实测值与计算值有较好的吻合性，一阶、二阶频率的实测结果大于理论计算值，结构的动刚度满足设计要求。

2)脉动试验得出试验跨桥梁结构的一、二阶振型与理论分析振型吻合。

3)脉动试验中，试验跨桥梁结构一阶频率的阻尼比为4.75%，二阶频率的阻尼比为3.71%；阻尼比均大于2%，说明结构耗散外部能量输入的能力较强。

4)强迫振动试验基本上模拟了桥梁运营阶段的工作状态，各个车速下冲击系数较小，处于1.036～1.160之间，冲击效应在设计允许范围内。

5)在跑车、跳车及刹车荷载作用下，结构各部位反应平稳，无异常现象发生，实桥结构的动力性能良好。

3 结语

桥梁动载试验由于其操作所需时间短、成本低、方法便捷，近年来已在桥梁检测与评估、桥上荷载识别、疲劳试验等过程中得到广泛应用。虽然目前动载试验在实用过程中依旧存在一定的局限，但随着我国公路桥梁检测制度的完善，其前景必然会受到广泛重视。

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Discussion on the application of highway bridge dynamic load test in bridge testing

Lian Pengyu

(RailwayThirdSurveyandDesignInstituteGroupLimitedCompany,Tianjin300142,China)

This paper introduced the contents of a highway bridge dynamic load test, discussed the section testing and measurement point layout method, and researched the application method of dynamic load test in bridge detection process, pointed out that the bridge dynamic load test had wide application prospects in bridge detection and evaluation, bridge load identification, fatigue test and other process.

bridge, dynamic load test, testing, impact coefficient

1009-6825(2015)02-0174-02

2014-11-04

连鹏宇(1987- )，男，助理工程师

U441.2

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