吉林大学 建设工程学院 地下工程系 长春 130026
摘要：桥梁动载试验是新桥竣工验收的必要环节，桥梁动载试验是桥梁动静载试验的重要组成部分。通过动载试验，计算出桥梁结构频率和阻尼比，从而确定新建桥梁是否满足刚度要求。动载试验主要包括环境激励试验和无障碍行车试验。通过对某城市梁桥动载试验的过程介绍及研究，为同类桥梁动载试验提供参考。
关键词：城市梁桥 动载试验 midas civil
1、工程概况
该立交桥为跨河桥，位于某煤矿棚户区以北的路上，桥梁横向布置为2m（人行道）+8m（车行道）+2m（人行道）=12.0m，桥梁跨径为14m+20m+14m，桥梁布置示意图如图1所示。桥梁横断面采用实心板截面，两侧各有0.5m长翼板，采用变截面，桥墩位置处梁高1.1m，桥台位置梁高0.5m。
图1 桥梁布置示意图
2、试验目的
动载试验的主要目的是检验桥跨结构的实际承载能力、结构变形及抗裂性能是否满足有关技术规范要求，并结合理论计算分析结果，科学评定桥梁结构目前的技术状态，综合评价桥梁目前的承载能力状况，以确定能否继续正常使用；进而寻求桥梁整体结构的变形规律，了解结构的实际受力状况和工作状况；最后评价桥梁技术状况，完成桥梁的技术等级评价、质量评估和养护建议，完善桥梁养护管理系统档案资料，为桥梁后期养护管理和维护加固提供可靠的数据及依据。
3、试验过程
本次桥梁动载试验包括：环境激励试验和无障碍行车试验。采用Midas空间有限元软件建立模型分析，得出该桥的计算基频理论值为3.89Hz，箱梁有限元动力分析计算模型见图2，一阶理论振型见图3。
图2 整体现浇板梁有限元模型
图3 一阶理论振型
本次试验采用非人工激励的方式，即环境脉动激励。在封闭桥面交通的条件下，通过预置的加速度传感器采集得到桥梁结构在地脉动、水流、风载等环境激励下产生的微幅振动信息，加速度传感器每3米布置一个。利用谱分析方法对结构的动力模态参数进行了识别，实测一阶振型见图4，实测桥梁结构的频率4.01Hz，结构实测阻尼比为2.1%。
桥梁结构的实测自振频率与计算频率进行比较。实测频率大于计算频率，表明结构实际刚度大于理论刚度。结构的刚度满足设计要求，桥梁实测一阶振型与理论振型吻合较好。实测桥梁结构阻尼比2.1%，在桥梁结构常规阻尼比范围以内。试验结果表明结构工作状态良好。
3.2无障碍行车试验
图4 实测一阶振型
采用试验车辆，以20-60km/h车速，匀速过桥。对汽车荷载作用下桥梁跨中的强迫振动响应进行测试，通过预置在中梁跨中处的电子百分表，测试桥跨结构在运行车辆动荷载作用下的动挠度曲线。根据桥梁结构的实测跨中截面的动挠度，可推算出结构的动力冲击系数。
由于车辆限制跑车试验最大车速仅能达到60km/h，车速20km/h、30km/h、40km/h、50km/h、60km/h时的冲击系数分别为0.12、0.17、0.20、0.20、0.19对结果的分析表明，40-50km/h车速下梁的动力冲击效应最大。按实测主梁基频，通过主梁冲击系数理论计算公式得出冲击系数为μ=0.22，与实测值基本一致。
4、试验结论
1、根据环境激励试验测试结果，与理论计算频率进行比较，第一联左右幅实测频率均大于理论计算频率，表明结构实际刚度大于理论刚度，结构的刚度满足设计要求；实测桥梁结构阻尼比为2.1%，在桥梁结构常规阻尼比范围以内。通过无障碍行车试验测试结果，40-50km/h车速下梁的动力冲击效应最大，其值与理论计算值基本一致。在设计荷载作用下，桥梁处于弹性工作范围内，桥梁结构刚度满足设计要求，桥梁可以交付正常使用。
2、本文主要介绍了动载试验过程，着重研究了动载试验的试验与理论的对比分析，对同类桥梁动载试验具有参考意义。
参考文献
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论文作者:刘伟
论文发表刊物:《基层建设》2018年第23期
论文发表时间:2018/10/1
标签：桥梁论文; 结构论文; 刚度论文; 理论论文; 阻尼论文; 频率论文; 车速论文; 《基层建设》2018年第23期论文;