1.吉林大学建设工程学院 吉林长春 130026；2.中铁十五局集团城市建设工程有限公司 洛阳 471002
摘要：南通船闸桥为钢筋混凝土悬臂梁桥，由于其在车辆荷载、船撞击力及环境因素的共同作用下必然会出现结构性能的退化，从而进一步影响到桥梁的安全性。因此，有必要对船闸桥进行较为详细的试验与检测以评估大桥当前的服役状态。通过对该桥实施静、动载试验分析，结果表明其整体外观无重大缺陷，桥梁的静动力性能满足设计和规范要求，具有承受预定设计荷载的强度和刚度。
关键词：悬臂梁桥；静载试验；动载试验；自振特性
1桥梁概况
南通市船闸桥分南（左）、北（右）双幅设置，单幅桥面宽度为：2×9m (行车道)+1.5m (人行道)，单向双车道设计。主桥分三跨，边跨采用钢筋混凝土悬臂梁，中跨采用预应力混凝土吊梁。桥梁设计荷载为汽-20，挂-100。桥下净空为最高通航水位以上7m。船闸桥总体布置图见图1。船闸桥运营至今已近20年，长期荷载作用下结构性能的退化。为判别该桥实际承载能力和动力性能，因此，有必要对船闸桥进行较为详细的试验与检测，预测桥梁运营状况。
图1 船闸桥总体布置及主梁标准截面
2.试验内容
2.1静载试验
静载试验主要是通过在船闸桥上施加与设计活载或使用荷载基本相当的外载，利用检测仪器测试结构的控制部位和控制截面在荷载作用下的挠度、应力、横向分布等特性的变化，从而了解桥梁的实际工作状态，并对结构的刚度、强度和整体性能进行评价，同时评估受撞击梁体的加固效果。
根据悬臂+挂孔桥梁的受力特点以及现场测试工作的条件，静载试验在全桥（单幅而言）范围内拟选取S1～S4共4个控制部位进行了加载测试，具体位置及说明见表1。
2.3动载试验
桥梁结构在移动车辆荷载作用下的动力反应，是桥梁和车辆这两个振动系统互相作用的结果，除了这两者本身的动力特性（质量、刚度、阻尼）外，还与桥面的平整度、车辆行驶的速度有关。桥梁动载试验能反映桥梁在动荷载（车辆荷载）作用下的动力性能。移动车辆荷载作用下应力或变形的动态增长率称为动态增量。本次试验是测量主梁应力的动态增量或动力放大系数。
动载试验测试主梁在不同行车速度和不同桥面状况下的动应力。跑车（无障碍行车）速度为匀速10~40km/h；跳车（有障碍行车）试验以长250~300cm、底宽20cm、矢高5cm的弓形截面长木板模拟路面障碍物。以1辆载重车（车辆总重量与静载试验车辆重量相同）进行跑车和跳车试验，同时记录所有测点的动应变时程信号。
2.4动载试验结果与分析
试验模态分析获得船闸桥南、北幅在0～12Hz频带内共5阶竖弯模态振型。表3和表4给出了桥梁的固有振动特性参数，包括实测振动频率、模态阻尼比和振型特征。表中还列出了大桥固有振动频率的理论计算值。
从船闸桥南、北幅实测振动特性及与理论值比较结果可以看出：
(1)大桥竖向振动各阶实测固有振动频率及振型阶次与理论计算值吻合较好。环境振动下得到的各阶竖向振动频率比理论计算值均偏大，说明实际结构动力刚度略大于计算值，结构性能良好。
(2)大桥南、北幅第一阶竖向弯曲振动频率分别为3.06Hz和3.18Hz。
(3)在环境振动下，各竖弯振型的阻尼比大致介于2.94～7.85%之间。
(4)北幅的实测振动频率略高于南幅，表明北幅经过外包钢板加固后结构刚度略有提高。
3 结语
试验与检测结果表明船闸桥南、北幅桥的整体外观无重大缺陷，桥梁的静动力性能满足设计和规范要求，具有承受预定设计荷载（汽-20，挂-100）的强度和刚度。
参考文献:
[1]. 宋一凡，桥梁荷载试验与结构评定[M] .北京：人民交通出版社，2002.
[2]. 交通部公路科学研究所、交通部公路局技术处．大跨径混凝土桥梁的试验方法［M］．北京：人民交通出版社，1982.
论文作者:邓达,马改革
论文发表刊物:《防护工程》2017年第22期
论文发表时间:2018/1/2
标签：船闸论文; 荷载论文; 桥梁论文; 刚度论文; 结构论文; 性能论文; 动力论文; 《防护工程》2017年第22期论文;