吉林大学 建设工程学院 道桥工程系 长春 130026
摘要：双曲拱桥由于减小结构自重，受力明确，极大程度上减小来看钢筋用量，在上世纪末是一种非常流行的桥梁形式，但随着时间的推移，该种桥型耐久性问题变得越来越严重，慢慢地也被大家所放弃。由于当时建造了大量的双曲拱桥，而且这些桥梁也已经服役了相当一段时间，对这些桥梁进行承载能力评定是一项急切的工作。本文以实际双曲拱桥为工程实例，通过对该桥进行动载试验，对试验过程及方法进行分析，为同类桥梁动载试验及承载能力评定提供参考。
关键词：桥梁工程 双曲拱桥 动载试验
1 工程概述
该桥为9×25m跨河双曲拱桥，建造年代在20世纪70年代末期，所处道路为城市次干路，荷载标准为城-B 级；桥梁宽度为18m，两侧各布置2.25m人行道。下图1为该桥布置示意图。
图1 桥梁布置示意图
2 试验目的
为全面了解桥梁目前的技术状况等级及桥梁的承载能力，需对桥梁进行全面的检测，主要检测内容包括外观检查、专项检测和荷载试验。荷载试验主要包括静载试验和动载试验。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检测内容
由于篇幅所限，本文主要介绍了双曲拱桥动载试验中的环境激励部分，通过环境激励，测定桥梁结构自由振动响应信号；进而识别桥梁结构动力特性参数，振型、自振频率、阻尼比。采用Midas civil 2015空间有限元软件建立模型分析，得出计算基频理论值为7.93Hz，双曲拱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 双曲拱桥有限元模型 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，频谱示意图见图4。利用谱分析方法对结构的动力模态参数进行了识别，识别结果如下图所示。最终实测桥梁结构频率为6.6Hz，阻尼比为3.5%。
图5 实测基频振型
桥梁基频理论计算值为7.9Hz，实测值为6.6Hz，实测阻尼比为3.5%，桥梁结构的实测自振频率与计算频率进行比较。实测频率小于计算频率，表明结构实际刚度小于理论刚度。结构的刚度不满足设计要求，桥梁实测一阶振型与理论振型基本吻合。实测桥梁结构阻尼比为3.5%，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差。
4结论
试验结果表明桥梁结构的实测基频较理论基频小，表明结构的刚度较差，已经不满足设计时的要求，实测桥梁结构阻尼比为3.5%，在桥梁结构常规阻尼比范围以内。该桥需要进行维修加固或拆除重建，结构的工作状态较差。本文通过对双曲拱桥进行动载试验，对试验过程及方法进行分析，对同类桥梁动载试验及承载能力评定具有参考意义。
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论文作者:薛彦杰
论文发表刊物:《防护工程》2018年第16期
论文发表时间:2018/10/8
标签：桥梁论文; 结构论文; 拱桥论文; 阻尼论文; 基频论文; 理论论文; 刚度论文; 《防护工程》2018年第16期论文;