斜拉桥动载试验方法及工程运用

李延存

（通辽市交通工程局，内蒙古通辽 028000）

收稿日期:2018-01-05

作者简介:李延存（1982-），男，内蒙古通辽人，工程师，从事路桥施工管理工作。

DOI:10.16799/j.cnki.csdqyfh.2018.06.026

1 概况

1.1 动载试验概况

试验荷载以不同速度通过试验桥梁进行动应变、动位移、竖向与横向振动的测定，以了解结构的动力系数、振动特征(振幅、频率、模态振型、阻尼比）等，据以判断结构在动载作用下的工作状态。

动载试验包括行车试验、制动试验和自振特性试验。动载试验测试项目有跨中截面梁体的动应力、跨中截面的动挠度和动扭转角、支座动位移、支座处梁部结构的竖向振动、制动墩在制动试验时的纵向振动位移、行车试验时制动墩墩顶的横向振动位移等。

1.2 工程概况

动荷载检测桥梁由主桥及两侧引桥组成，主桥桥型为支承体系独塔斜拉桥，跨径布置为100 m+100 m=200 m，主梁为钢箱梁，梁高2.5m，桥塔为钢塔，塔高80 m，斜拉索采用空间索面；主桥两侧各300 m引桥，引桥采用跨径30 m的预应力现浇连续箱梁，全桥总长800 m。道路等级为城市主干路，双向6车道。桥型布置见图1。

2 动载试验方法

2.1 测点布置

2.1.1 自振特性测点布置

根据该桥的结构特点，动力特性的主要测试内容有：全桥动力特性，测试该桥竖向、扭转等自振特性。

测量方法：通过在桥上设置高灵敏度的传感器，长时间记录桥梁结构在环境激励下，如：风、水流、地脉动等引起的桥梁振动，然后对记录下来的桥梁振动时程信号进行处理，并进行时域和频域的分析，求出各构件频率、振型以及阻尼。

为了测试主桥主梁竖向及扭转等固有振型，需设置竖向测点。竖向测点对称并列于桥面上、下游侧。主桥每侧边跨均设置12个竖向测点（上、下游两侧），共计24个测点。

2.1.2 强迫振动试验测点布置

通过强迫振动试验，测定结构冲击系数和加速度时程响应，评估结构动力反应。冲击系数的测定采用电阻应变片测量。主桥测试截面布置2个动应变片和1个竖向加速度传感器，

2.2 观测方法与测试仪器系统

2.2.1 观测方法

（1）自振特性测试：桥梁自振特性测试采用速度传感器采集桥梁在环境荷载作用下的振动速度信号，来测量桥梁自振频率、振型和阻尼比。

（2）强迫振动试验：通过强迫振动试验，测定结构冲击系数，评估结构动力反应。冲击系数的测定采用电阻应变片量测，采用静载试验载重汽车以不同速度按指定线路通过桥面，通过测试点的动应变时程曲线及桥面加速度反映桥梁在该工况下的冲击系数及桥面加速度反应。

2.2.2 测试仪器系统

自振特性测试、强迫振动试验：动态信号测试分析系统（DH5923+1067010）、动态信号测试传感器（DH610（V）+07072～0707）。

图1 桥型布置图（单位:m m）

2.3 试验荷载及工况

2.3.1 自振特性测试

桥梁自振特性测试采用速度传感器采集桥梁在环境荷载作用下的振动速度信号。主桥信号的采样频率为100 Hz，每个测点采用时间为30 min。

2.3.2 强迫振动测试

跑车试验已进行，主桥采用两部静载试验载重汽车分别以 10 km/h、20 km/h、30 km/h、40 km/h、50 km/h的速度按指定路线通过桥面，测试各工况的桥面加速度响应及主梁动应变时程曲线，见表1。

3 结论

（1）主桥实测一阶竖向振动频率为0.88 Hz，大于其理论计算值0.77 Hz，且实测振型与理论计算振型一致，说明该桥竖向刚度满足要求。

（2）在无障碍行车情况下，车辆对主桥的冲击系数最大值为μ=0.01，小于规范《公路桥涵设计通用规范》规定设计计算取值μ=0.05。

表1 测试工况及测试内容

（3）主桥无障碍行车时，桥面最大竖向加速度幅值为0.001 555 g，符合行车舒适度要求（根据国内外研究资料，一般车辆在桥梁结构行驶时最大竖向加速度不宜超过0.065 g，否则就会引起司乘人员、行人的不适）。