永和大道跨线桥静动载试验测试研究

1、永和大道跨线桥静动载试验测试研究摘要以永和大道跨桥为背景，通过对跨桥静载 和动载进行试验、测试，对桥梁的承载能力和结构状 况进行评价分析。这个案例得出永和大道跨线桥在力 学性能上满足设计和使用要求，可以投入运营的结论, 并在最后提出意见建议。关键词跨桥；荷载试验中图分类号：u488.2文献标识码：a文章编号: 2306-1499- (2014) 11-0011-021.工程概况永和大道跨线桥工程为永和大道改造工程，永和 大道位于永和经济区内，属于区内的一条城市主干道, 线路大致呈南北走向，它南起开创大道，北接永安大 道，线路全长约9.35公里；上跨永顺大道及摇田河大 街。主桥采用(33.5+4

2、8+48+30.5)m变截面预应力连续 箱梁，两侧引桥均采用3x25m预应力连续箱梁。高 架桥路段线形较好，道路等级为：城市主干道i级， 设计车速为60km/ho荷载等级为：公路i级，挂一120 验算。2试验目的及依据2.1试验目的(1) 通过理论计算和桥梁静动载试验结果的分析,对桥梁的承载能力和结构状况进行综合评价；(2) 为桥梁今后的运营和养护提供全面的原始资 料，指导桥梁的使用和养护维修。2.2检测依据(1) 大跨径混凝土桥梁试验方法(试行)；(2) 公路桥涵通用设计规范(jtgd60-2004)；(3) 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(jtj023-85)；(4) 工程测量规

3、范(gb50026-93)；(5) 该桥的全部设计文件。3桥梁工程检测对象图1永和大道跨线桥主桥桥跨布置图(单位:cm)图2永和大道跨线桥引桥桥跨布置图(单位:cm)(1) 永和大道跨线桥(33.5+48+48+30.5)m连续梁 主桥，第4跨，第5跨，左幅，共2孔；(2) 永和大道跨线桥3x25m连续梁引桥，第1 跨，第2跨，左幅，共2孔。4.桥梁荷载试验方案4.1试验内容4.1.1静载试验内容（1）检测桥跨主要构件控制截面在试验荷载下的 静应变；（2）检测桥跨主要构件控制截面在试验荷载下的 静挠度；（3）桥墩在试验荷载下的竖向位移；（4）检测桥跨在试验荷载下的竖向位移；（5）试验过程中的梁

4、体裂缝观测。4丄2动载试验内容（1）待测桥跨在动荷载作用下的冲击系数；（2）检测桥跨的自振频率；（3）检测桥跨的阻尼比。4.2荷载试验方法4.2.1静载试验方法（1）设计内力及试验荷载的计算。桥梁结构计算 分析拟通过桥梁专业有限元软件midas2010进行，考 虑到结构单箱多室、宽跨比过大的结构特性通过采用 空间梁格法建模来模拟结构的实际受力状态，并采用 通用有限元软件ansys进行模型验证。活载计算利用 影响线加载方法，计算出设计荷载作用下的弯矩值。本次试验为鉴定荷载试验，根据方法中的规 定，静载试验荷载一方面应保证结构的安全性，另一 方面又应能充分暴露结构承载能力问题，加载效率系 数取为：

5、 式中:试验荷载作用下，检测部位变形或内力的计 算值；设计标准荷载作用下，检测部位变形或内力 的计算值；& #61549;-设计取用的冲击系数。考虑到试验桥梁为新建桥梁为了充分反应结构承载力宜取上限值，另外考虑到试验现场组织汽车荷载 存在困难，对于现有车行道，试验时准备用若干台汽 车（单车重360kn左右）作为试验荷载；分级达到设 计内力（弯矩、剪力），试验车辆数目需通过详细计算 确定，必要时并根据测试结果加以调整。（2）加载方案。试验部位：根据计算结果，取 （33.5+48+48+30.5）m连续梁主桥第4跨跨中断面、4# 墩墩顶断面以及第5跨跨中断面为控制断面；取3x 25m连续梁

6、引桥第1跨跨中断面、1#墩墩顶断面以及 第2跨跨中断面为控制断面。荷载效率及加载方式。表1各控制截面荷载效率表截面位置设计弯矩（kn•m）试验弯矩 （kn•m）荷载效率）加载车辆数目主桥第4跨跨中8981.2 8829.9 98.3 5主桥第 5 跨跨中 9069.7 8974.0 99.95 5 4#墩墩顶-12881.2-11973.1 92.95 6引桥第1跨跨中5317.6 5263.2 98.9 5引桥第2跨跨中4174.13899.4 93.4 5 1#墩墩顶-4258.5 -4063.4 95.4 5（3）测点布置 挠度测点：变形测点布置不

7、仅能测得各级荷载 作用下的竖向挠度，也能测得各级荷载作用下的墩台 的变位。测点采用长8厘米膨胀螺钉固定在桥面上或 采用在桥梁表面粘接螺母。竖向变形测量采用二等水 准测量，水准测量测试精度为0.1mm,采用探卡na02 型精密水准仪，基准点设置在桥外。量测内容：各级荷载下的竖向变形及卸载后残余 变形。 应变测点根据方法的规定及分析计算，在测试桥跨的 控制断面进行应变测点的布置，应变测量采用进口振 弦式应变计和配套读数仪。振弦式应变传感器的精度 高（达0.111 e ）、受环境影响小、粘结性能要求不高、 没有零漂、克服了一般应变传感器稳定性差的缺点， 进口传感器和读数仪，可靠度高，同一批传感器标定

8、 系数稳定可靠，从而减少了测试系统的误差，保证实 验数据的精确性。量测内容:各级荷载下的应变及卸载后残余应变。 裂缝观测在静动载试验过程中，对试验桥跨的控制断面及 点处均布置定量的裂缝监测点，量测内容为各级荷载 作用下有无裂缝出现、裂缝宽度变化及卸载后残余裂 缝宽度等。（4）静载试验分析评定 荷载效率各控制截面的试验弯矩和试验荷载效率满足方 法要求。 量测结构试验效率本次试验挠度校验系数满足方法要求，应变 校验系数满足方法要求。4.2.2动载试验方法（1）动载试验作用方式 脉动试验大地脉动试验，在桥面无任何交通荷载以及桥梁 附近无规则振源的情况下，测定桥跨结构由于桥址处 风荷载、大地脉动、水流

9、等随机荷载激振而引起的桥 跨结构微幅振动响应。 跑车试验利用一台约100kn中的汽车，以2060km/h的 不同车速来回在桥面行驶，由加速度传感器记录各测 点在车辆行驶的激励下的振动信号，测试在行车状态 下结构的受迫振动特性及移动的动力荷载作用下的动 力特性。 跳车试验跳车试验是用约100kn重的汽车的后轮越过高 15cm的三角垫木后跳下，以车辆下落的冲击对桥面进 行激励，测试结构的阻尼特性及竖向振动特征频率。 刹车试验利用一台约100kn重的载重汽车，在行车中紧急 制动对桥面进行激励，以测量桥梁结构沿纵、横向振 动的动态特性。 测试方法振动试验使用速度传感器、加速度传感器拾取振 动信号，经放

10、大器将信号放大后用亿恒科技动态采集 系统进行采样、记录和分析处理。（2）动载测点布置为充分反应结构动态特性，动态测点布置宜在结 构模态响应最大位置处，对于连续梁和简支梁等梁桥 结构，可先理论计算阵型然后根据所需测阵型阶数选 择动挠度最大点布设，通常情况下宜在连续梁和简支 梁的1/4l、1/2l和3l/4处布置。(3) 动载试验步骤 脉动试验在无车辆通行的自然条件下，通过在桥梁测试断 面布置速度传感器的方式，使用亿恒科技动态采集系 统进行测试，为了保证测试结果具有随机统计价值连 续采集时间不小于20分钟。 跑车试验a. 安装垂直方向的速度传感器。使用亿恒科技动 态采集系统进行测试。b. 车辆退岀

11、桥面，指挥员通知采集系统开始采样 记录，并通知试验车从桥外以20km/h的速度匀速通 过桥面，直至驶离另一端桥面后停下。c. 回放记录信号，检查采样是否正常，否则重复 上述bod. 以40km/h的车速重复b、c。e. 以60km/h的车速重复b、c。 跳车试验a. 传感器的布置同跑车试验。b. 将一台重约100kn的车沿路中线驶入跨中，前 轮刚过跨中线，将15cm高的三角垫木置于跨中线上。c. 指挥员通知采集系统开始采样记录，试验车以 缓慢速度驶过垫木，后轮落地后立即刹车。观察采样 信号，当跳车引起的振动基本消失后停止采样，并记 录下跳车用的垫木高度及坡度。d. 回放记录信号，如采样信号不正

12、常，重复b、coe. 重复b、c、d步骤3次。 刹车试验a. 传感器的布置同跑车试验。b. 试验过程是试验车以20km/h的车速均速驶进 跨中线，并在接近跨中线时急刹车。c. 车辆退出桥面，指挥员通知采集系统开始采样 记录，并通知试验车从桥外以20km/h的车速匀速通 过桥面，驶至指定位置时将车刹停。d. 回放记录信号，检查采样是否正常，否则重复 上述coe. 以40km/h的车速重复c、dof. 以60km/h的车速重复c、do 动载测试注意事项a.保证信号完整，测记长度足够。根据该桥的特 点，环境随机激振，响应测记时间应不小于20分钟;b.照顾到各测量通道的动态范围，对小信号足够灵敏，大信号不饱和，测量时要监视振动信号质量。5建议 5.1限制超载车辆过桥。5.2定期对桥梁进行跟踪检查 6.结论（1