梁清清，卢星辅

（贵州省质安交通工程监控检测中心有限责任公司，贵州 贵阳 550000）

大型桥梁或新建成桥梁完工后应进行生产鉴定性质的验收荷载试验，目的是对桥梁的质量和工作性能是否与设计相符作出检验与评价。通过不同速度的行车试验，测试桥梁结构的振型、阻尼比、速度、加速度、动应变、冲击系数等，检验结构在行车工况下的实际工作状态，分析评价桥梁结构的动力响应及刚度是否满足设计和有关规范的要求，为大桥的竣（交）工验收、质量评定和运营管养等提供技术依据[1]-[3]。

1 工程概况

某桥主跨为680m 单跨钢桁梁悬索桥，主缆成桥状态计算跨度为（201+680+178）m。桥面宽27.0m，横向布置为：0.5m（吊索区）+0.75m（上检修道）+0.5m（外侧护栏）+11.39m（行车道）+0.72m（内侧护栏）+11.39m（行车道）+0.5m（外侧护栏）+0.75m（上检修道）+0.5m（吊索区）。道路等级为双向四车道高速公路，设计荷载等级公路-I 级。

2 有限元计算分析

该桥主桥结构有限元理论计算分析，采用桥梁领域专业软件MIDAS Civil2021，模型建立时，作如下考虑：

一期恒载：按结构各构件实际尺寸考虑，结构自重按实际尺寸计算；

二期恒载（桥面铺装、分隔带、钢护栏等）：以压力荷载方式作用到板单元上；

汽车荷载：公路-I 级，根据设计文件本次荷载试验按照双向6 车道进行相关计算，考虑多车道横向折减系数0.55。

该有限元模型（如图1 所示）由4272 个节点、11369 个单元组成，其中梁单元8461 个，板单元2522 个，只受拉单元386 个。

通过对自重、二期换算荷载转化为质量，对结构特征值进行分析，计算出桥梁结构的基频，提取振型图。根据基频按照规范公式计算冲击系数[4]，具体公式如下：

式中：f—结构基频（Hz）；

μ—冲击系数。

通过有限元软件计算得出，该桥理论基频为0.181Hz（如图2 所示），根据规范计算出冲击系数为0.05。

图2 一阶竖弯振型图（f1=0.181Hz）

3 行车试验分析

根据结构有限元模型计算结果，结合桥梁结构特点，按悬索桥选取行车试验控制截面，所选行车试验控制截面满足规范有关桥梁行车试验工况及测试截面要求。

3.1 控制截面选取

根据该桥结构特点，结合有限元模型，确定该桥行车试验的测试截面，选取主跨L/8、L/4、3L/8、L/2 位置作为测试截面，各截面测点分别布置于上下游的上下弦杆处。

3.2 试验工况

行车试验工况：在桥面无任何障碍的情况下，采用2 辆载重汽车（单辆重约35t）以中央分隔带为中心线两边对称跑车，要求车辆尽可能保持同速、同步、同向行驶，以10～50km/h 的速度匀速跑车使桥梁产生受迫振动，测定桥跨结构在运行车辆荷载作用下的结构振动响应、动应变、动态增量以及动力反应时程曲线。

3.3 试验结果分析

以不同的速度进行无障碍行车试验，得到的试验结果可以进行阻尼比、冲击系数分析。

通过采集行车余振分析桥梁结构自振特性，根据J3 截面20km/h 速度跑车时程曲线计算得到阻尼比为1.42%。跑车时程曲线如图3 所示，通过采集行车动应变分析桥梁结构行车动力响应，动力响应测试结果详见表1。

表1 动力响应测试分析结果

图3 J3 截面20km/h 速度跑车时程曲线

实测冲击系随车速的变化曲线如图4 所示：

图4 实测冲击系数随车速的变化曲线

实测部分行车动力响应如图5～9 所示：

图5 20km/h 行车试验J1 下游下弦截面动力响应

图6 30km/h 行车试验J2 上游上弦截面动力响应

图7 30km/h 行车试验J3 下游下弦截面动力响应

图8 10km/h 行车试验J4 上游上弦截面动力响应

图9 40km/h 行车试验J4 下游下弦截面动力响应

4 结论

通过对桥梁结构在不同速度的无障碍行车试验激励下，测试得到了各个控制截面动应变、时程曲线以及冲击系数。经过计算分析，该桥梁结构冲击系数在0.008～0.048 之间，小于理论冲击系数0.05。试验结果表明，该桥的动力响应正常，满足设计及规范要求。