180米箱型拱桥的成桥动载试验研究

1、    180米箱型拱桥的成桥动载试验研究    万中兵摘 要：本文介绍了180米箱型拱桥的成桥动载试验的方法。动载试验研究中，测试了大桥主要控制截面在各工况下的动力应变曲线、动力响应，并通过模态分析，得出大桥的自振特性。试验结果表明主梁的自振特性和动力响应均在正常范围内。关键词：箱型拱桥；动载试验；自振特性；0 引言西南地区因受地理条件的影响，混凝土箱拱桥发展迅速。当桥梁在移动车辆的荷载作用下，桥梁和车辆的两种振动系统之间的相互作用即为动力反应。除了两者的动态特性外，它还与车辆的速度和桥面的平凹有关。通过动态加载试验，可以确定桥梁结构的动态反应，从而确

2、定桥梁结构的动态稳定性。通过测定桥梁试验跨在试验动荷载作用下橋跨结构的动力响应，了解结构动力特性以及控制截面在试验荷载下的动力性能，评定桥梁的动力性能2 4，同时积累相关资料，为桥梁日后的运营、养管以及改造提供依据。1 桥梁概况贵州海马大桥为钢筋混凝土箱型拱桥，混凝土强度为c40，起点里程k41+938.500，终点里程k42+188.000，全长249.50m。孔跨布置为25m+180m+25m。大桥设计速度为30km/h；设计荷载为公路i级；设计洪水频率：1/100；桥面宽度：9.0m（车道）+2×1.0m（人行道）+2×0.25m（防撞护栏），桥面全宽11.5m。2

3、动载试验2.1 试验目的箱型拱桥动载试验对结构进行一些直接测试科学试验研究工作。其目的主要解决以下问题：1、通过动力试验论证箱型拱桥的抗震、抗风性能是否良好，以便提高抗风抗震的措施，保证箱型拱桥在长期使用阶段的动力性能，并有足够的安全可靠度；2、充实和发展大跨箱型拱桥的计算理论，为施工技术积累科学技术资料。2.2 测试内容动态测试是研究桥180米主跨，包括以下内容：桥跨结构固有振动特性（模态测试），汽车驾驶振动测试、跳车激振测试。通过对不同车速的车辆动态应变的测量，分析了桥跨结构的动态特性，分析了该结构的动态特性。2.3 试验截面和测量装置计量点的布局是根据结构安排，位置变动较大，节点的振动模

4、式是尽可能规避。可以用一个实验来验证，主要目的是为了解决以下问题：1，通过动态测试箱拱桥抗震和抗风性能力的良好程度，对风力和地震提出改进措施，以确保长期使用阶段，箱形拱桥的动态属性有足够安全性和可靠性，对研究大跨拱桥的计算理论积累科学技术数据。为了获得大桥前三阶的自振性，将主拱圈按8等分进行布置加速度传感器，并用东华无线测试系统dh5907n进行采集，考虑结构的对称性，并根据本桥的特点，在拱顶和四分之一截面布设动应变测试截面，匹配扬州金明无线动态测试系统jm3812和jm3844进行数据采集，截面图及测点图见图1和图2。（1）模态试验：在桥面无车辆经过和无任何振源的情况下，测定桥跨结构由于随机

5、荷载引起的桥跨结构微幅振动响应；试验采用分批次的方式进行，参考点和测点之间用设备进行同步，每次测试30min。测试批次根据采集设备和导线长度安排。（2）无障碍驾驶实验：桥面没有任何障碍的情况下，使用车重约350kn（汽车）在10公里/小时，20公里/小时，每小时30公里的速度通过桥体，确定桥体的无障碍驾驶车辆荷载作用下的动态响应；（3）跳车测试：设置一个15厘米高的直角三角形的激励位置，斜向汽车。汽车以不同的速度开着，后轮在三角形上掉了下来，他们立刻停止。此时桥跨结构的振动是带有一辆满载汽车附加质量的衰减振动。2.4 试验结果（1）自振特性测试采用大型有限元软件midas/civil2013计

6、算桥梁结构自振特性，得到理论前三阶振型和频率，并通过现场模态测试分析，提取前三阶振型，实测与理论计算前三阶振型和频率对比实测的自振特性与理论的比较见表1。（2）动力系数桥梁活载冲击系数（动力系数）可根据控制截面测点在跑车试验时记录的动应变或动挠度曲线（图3）进行分析处理得到，按下式计算：式中：smax动载作用下该测点最大应变（或挠度）值；smean相应的静载作用下该测点最大应变（或挠度）值，其值可由动应变（或动挠度）曲线求得；行车试验实测结构动力系数见表2，实测应变增大系数随车速的变化曲线。实测动力系数在0.0500.218之间，无障碍行车动力增大效应表现不明显，桥面平整度较好。3 结语箱拱桥的实验研究表明，桥梁结构具有良好的动态性能，满足设计要求。无障碍驾驶试验桥跨结构的影响系数在1.050 1.218之间，建议应尽力保持桥面水平，减少驾车穿越桥梁结构的冲击影响。 海峡科技与产业2017年5期海峡科技与产业的其它文章国内外本科院校科研信息化管理经验借鉴研究高校学术型社团的重要性和建设现状探究