新疆省道315线吉林台大桥静动载试验检测与评估

郭强

（新疆维吾尔自治区交通建设管理局，新疆 乌鲁木齐 830000）

新疆省道315吉林台大桥位于新疆维吾尔自治区省道315线K150+338处，桥梁编号S315654028L0200，该桥梁自2003年6月竣工建成。桥梁总长294.1m。桥梁的上部结构是钢筋混凝土箱形拱，跨度60m，矢跨比1/6。设计拱轴线系数为2.514。下部结构采用U形桥台建设。

一、静载试验

（一）荷载及测试项目甄选

以静力荷载可以获取新疆省道315线吉林台大桥试验荷载下，其截面发生的应变及变形，通过观察数据和理论计算数据分析比对，以此得到各个截面实际信息，判断其是否满足规范性桥梁设计需求。在测试中，深入现场开展偏载试验，吉林台大桥实际荷载横向分布的情况，对大量数据分析，对桥梁的整体结构评价分析。桥梁整体模型以MIDAS/CIVIL为支持，建立起有限元模型，通过计算出实际荷载效率系数及弯矩包络图，经优合理优化后，以低桩号第10联为实际试验知识，确定边跨跨中、次边跨中、中跨跨中、边跨边支点、边跨中支点等，以此为不同试验截面，开展试验，做偏载和中载试验。试验中，以6辆大型三轴载重货车为试验荷载代表对象，平均每辆载重货车控制重量为300kN。

图1 吉林台大桥拱圈断面应力（应变）测点布置

图2 吉林台大桥拱圈断面位移（挠度）测点布置

表1 实测一级荷载挠度推求跨中界面荷载横向分布系数统计

图3 典型测点AY1荷载及应变曲线图

（二）测量设备及测量方式

在主梁挠度变形测量上，主要以CDP型位移实现对TDS-602静态应变测量系统的实际测量。其中，在主梁应力测量换工作中，可以在吉林台大桥箱梁上粘结SM-5A型号的智能化弦式应变计，辅之以100x20mm的120的纸基电阻应变片，以此为主要测量设备，联合MB6TL静态应变测试中心测试，测试结果通过TDS-602静态应变采集设备测量并采集数据。

实际试验中，以SM-5A振弦式应变计为支持，应变计改变钢弦实际张力，引起共振频率变化，以此对应应变值分析计算，获取应变量程。测点布置如图1所示。

（三）结果分析

以边跨中截面（A-A）为例，列出截面偏载工况应力变形及挠度值，与理论性计算数据进行比对，得到具体的荷载横向分布状态，如图3所示。图3中测点荷载及应变曲线呈现出直线状态，因此，桥跨在试验中，其荷载处于弹性工作性质。表1为一级荷载挠度推求跨中界面荷载横向分布系数统计，由数可得，荷载偏载下挠度分布稳定，偏载作用下实测值相比偏大，分析吉林台大桥质检结果，分析湿接头、横系梁表观状况，其桥梁横向分布相比于理论较弱。

二、动载试验

（一）以脉动试验试验桥梁固有振动

应分析桥梁自身结构，分析MIDAS理论数据旧路面，选择测点数量最少、位置不处于振型节点的节点，在测试节点处安装CA-YD-109拾震器，配置放大器和现代化DASP动态数据采集设备，通过脉动相应信号，获取新疆省道315线吉林台大桥桥跨结构对应信号，由计算机软件处理信号。

测量得到主桥一阶段频率约为3.157Hz，二阶段达到3.461Hz，三阶段达到4.332Hz。相比于同类跨径桥梁，其频率属于正常范围，实际试验值大于理论性计算值，其刚度基本满足设计需求。

（二）以跑车试验测定桥梁结构动态响应

现代车桥偶尔振动在理论上发展迅速，但是不同车辆动力和参数具有复杂性和不确定性，对应桥梁结构阻尼具有离散型和桥面不平特点，单纯依靠理论知识并不能解决实际问题。应通过实际试验，以经验冲击系数，分析桥梁动力效应。以30t载重车为支持，在桥面以10km/h、20km/h、30km/h、40km/h、50km/h速度行驶过检测点。由控制界面测点，在行车试验时记录具体挠度曲线，获取对应动力系数。其中，以BJQL-4B桥梁挠度检测仪实现对数据的收集。实测活载冲击，如表2所示。

表2 中跨跨中不同车速下行车冲击系数

（三）跳车发测定结构动态响应

试验以300kN车辆后轮杂主桥跨中位置以15cm三角形垫木自然下落，对桥梁产生冲击，桥梁发生的竖向振动，测定此时桥梁中部振动频率及阻尼比。试验得到，该桥梁阻尼比处于0.01～0.03之间，振幅标准值达到0.4778mm＜1mm，满足桥梁设计要求，刚度可靠。

对新疆省道315线吉林台大桥各控制界面实际测试结果分析得到结论，其冲击系数=1.0589～1.0805。

三、结论

试验分级加载，通过实际荷载试验，了解桥跨结构在标准荷载下具体受力分布。测点荷载-挠度曲线及荷载-应变曲线，在荷载影响下，呈直线状态，荷载去除后，测点残余变形处于20%以下，桥跨主梁在荷载下为弹性工作性质。桥梁自振频率大于理论数据值，最终试验结果为=1.0589～1.0805。此外，跳车试验得到吉林台大桥桥跨结构具体阻尼比处于0.01～0.03以内，其振幅标准值达到0.4778mm＜1mm，各项实际测试数据处于常值范围内，无异常变化，满足大桥建设设计及国家相关标准规范要求。对大桥进行偏载的试验，测试得到桥梁实际横向分布系数比设计理论横向分布系数弱，实际投入使用后可能影响桥梁稳定性，需在实际桥梁设计中，重视桥梁横向分布情况，保障大桥安全系数稳定。经试验计算后，得出吉林台大桥满足汽车20级荷载作用需求，其静态和动态载荷试验对应各项系数符合标准，残余变形处于20%以下，桥梁整体刚度、强度及稳定性可以满足正常行车需求。