钢筋混凝土桁架拱桥动载试验分析

验及设计提供一些参考。
【关键词】 桁架拱桥； 动载试验； 动力评价
【中图分类号】 TU375. 5
【文献标识码】 B
【文章编号】 1001 － 6864（2011）07 － 0070 － 02
1 工程概况
3 试验内容
孺子桥位于南昌市孺子路延伸段，跨抚河古道，桥梁全 长 85. 32m，桥型为 3 × 25m 钢筋混凝土桁架拱桥，矢跨比 1 / 8。横向布置 8 片钢筋混凝土拱肋，桥面采用微弯板，桥面净 宽： 15m + 2 × 5m（ 人行道） 。桥梁设计荷载： 城 － B 级； 人群 荷载 5kN / m2 。
从表 1 可 以 看 出，孺 子 桥 跑 车 时 冲 击 系 数 在 1. 26 ～ 1. 31 范围内，跳车冲击系数最大，为 1. 42，依据 JTG D60 － 2004《公 路 桥 涵 设 计 通 用 规 范 》，该 桥 理 论 计 算 基 频 为 4. 15Hz，其设计规范冲击系数为 1. 25，故该桥跑车、跳车及 刹车冲击系数大 于 规 范 取 用 值，分 析 其 原 因 主 要 是 由 于 桥 面不平整造成重车行驶时过大的冲击。从表 1 中还可以看 出，跑车冲击系数随车速增加而增加。这些都表明了，该桥 在今后的运营管 理 中 应 确 保 桥 面 平 顺，还 应 适 当 控 制 重 车 通过桥梁的速度。 4. 2 自振特性分析
在桥梁第三跨（ 3#台 ～ 2#墩） 的八分点处各布置一个 941-B 型振动测点，共布置 9 个测点； 在桥梁第三跨的 0. 5L
截面处布置一个动位移测点，共布置 1 个动位移测点。布置
示意图如图 2 所示。
4 试验结果及分析
4. 1 冲击系数结果分析
当车辆以一定速度通过桥跨或在跨中以一定的速度越
研究方向： 事故分析与处理。
俞文彬： 钢筋混凝土桁架拱桥动载试验分析
表2
孺子桥自振特性
振型阶数 实测结果 / Hz 理论分析结果 / Hz
阻尼比 /% 实测频率值 /理论值
一阶 4. 25 4. 15 2. 52 1. 02
71
二阶 4. 92 4. 80 2. 55 1. 03
荷载对应力和挠度增大的影响，通常采用冲击系数来衡量。 冲击系数的大小 综 合 反 映 了 桥 跨 结 构 的 动 力 性 能 、桥 面 平 整度及运行 车 辆 的 动 力 特 性、车 速 等 因 素 的 影 响。 因 此 冲 击系数 往 往 成 为 确 定 车 辆 载 荷 对 桥 梁 动 力 作 用 的 重 要 参数。
本次脉动试验方法是通过大地脉动作用下桥梁结构的 振Hale Waihona Puke Baidu加速度信号 分 析，用 脉 动 响 应 波 形 的 自 功 率 谱 来 确 定 桥梁自振频率及阻尼比。本桥实测及理论前 2 阶振动频率 结果见表 2（ 桥梁自振频率） 。理论分析得到桥梁前 2 阶振 型图见图 3、图 4。
5 结语 通过数据分 析 与 评 定，对 该 桥 动 力 性 能 可 以 得 出 如 下
15cm 的障碍物，试验车以车速 10km / h 驶过障碍物，通过障
碍后立即刹车，测量结构动位移。
（ 3） 刹车试验： 用一辆载重汽车以 20km / h 匀速通过
桥梁第三跨的 0. 5L 截面处后立即刹车，测量结构动位移。
（ 4） 脉动试验： 测量桥梁固有振动频率、阻尼比。
2 试验计算模型 考虑到各孔上部结构的独立性，采用单孔计算模型，采
表 2 可 以 看 出，桥 梁 结 构 各 阶 振 动 实 测 阻 尼 比 为 2. 52% ～ 2. 55% ，在正常范围内，属于小阻尼振动，符合该类 型桥梁动力特性，说明该桥结构质量分布与截面设计合理， 结构无明显的病害； 该桥各阶实测振动频率与理论频率的 比值在 1. 02 ～ 1. 03 之间，说明该桥整体刚度达到设计要求。
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低温建筑技术
2011 年第 7 期（ 总第 157 期）
钢筋混凝土桁架拱桥动载试验分析
俞文彬
（ 江西省交通科学研究院交通桥梁检测加固有限公司， 南昌 330038）
【摘 要】 本文以南昌市孺子桥为工程背景，介绍了钢筋混凝土桁架拱桥动载试验的内容、方法，通过对实
测结果与有限元计算值进行对比研究，得出该桥的一些动力参数，并对动力性能进行评价，为同类型桥梁动载试
用“MIDAS / CIVIL”有限元程序进行模拟。弦杆、腹杆及横 向联系均用空间梁单元，桥面板用板单元，拱顶实腹段与下 弦杆利用程 序 的 刚 性 连 接 模 拟，拱 脚 为 固 结。 考 虑 到 桥 面 磨损及开裂情况，扣除 3cm 的钢筋混凝土桥面铺装层，计入 7cm 钢筋混凝土桥面铺装参与受力，各材料参数取值均采用 实测值。计算模型如图 1 所示。
表1
车速 km·h － 1
10 20 30 40 跳车 刹车
各工况下实测冲击系数值
动位移单 峰值 / mm
1. 638 1. 764 1. 890 1. 953 2. 646 1. 827
静挠度 / mm
6. 3 6. 3 6. 3 6. 3 6. 3 6. 3
冲击系数
1. 26 1. 28 1. 30 1. 31 1. 42 1. 29
动载试验中测试动挠度或动应变时，冲击系数（ 1 + μ） 的计算公式如下：
1 + μ = Smax / Smean 式中，Smax 为动载作用下该测点最大动挠度值或动应变 值； Smean 为相应静载荷作用下该测点挠度或应变值，其值可 由静载试验 测 得。 各 种 车 速 跑 车、跳 车 及 刹 车 工 况 下 实 测 动挠度及冲击系数见表 1。
京： 中国机械工业出版社，2002．
［4］ SH / T3130 － 2002，石油化工建筑抗震鉴定标准［S］． ［5］ GBJ117 － 88，工业构筑物抗震鉴定标准［S］． ［6］ GB50191 － 93，构筑物抗震设计规范［S］．
［收稿日期］ 2011 － 02 － 25 ［作者简介］ 张茂盛（ 1985 － ） ，男，甘肃平川人，硕士研究生，
结论： 跑车、跳车、及刹车情况下，实测冲击系数大于设计取 用的值，冲击系数随车速增加而增大，说明该桥应注意确保 桥面平顺，避免重车出现跳车、急刹车情况，重车通过桥梁 时，应适当控制车速。该桥实测前 2 阶自振频率略大于理论 计算频率，说明该桥整体刚度符合设计要求； 实测各阶振动 阻尼比在正常范围内，属于小阻尼振动，表明结构无明显的 病害。
桥梁检测工作。
参考文献
［1］ 交通部公路科学研究所等 . 大跨径混凝土桥梁的试验方法 ［Z］. 1982．
［2］ JTG D60 － 2004，公路桥涵设计通用规范［S］． ［3］ 交通部公路科学研究所 . 公路桥梁承载能力检测评定规程
（ 报批稿） ［Z］．
［收稿日期］ 2011 － 04 － 11 ［作者简介］ 俞文彬（ 1982 － ） ，男，江西婺源人，技术员，从事
本桥动态测试采用的主要仪器有： AZ-108 型动态数据 采集仪、AZ-808 型放大及滤波器、TS3832 型动态应变数据采 集仪、笔记本电脑、CRAS 动态信号采集分析软件系统、941B 型垂直向振动传感器。动载试验选用一辆三轴载重汽车 （ 前轴重 60kN，中后轴重 120kN，前中轴距为 3. 5m，中后轴 距为 1. 3m，轮 距 1. 9m ） 作 为 激 振 设 备，车 辆 总 重 约 为 300kN。
障时，将引起桥梁的振动，从而使桥梁结构在静应力的基础
上承受较大 的 动 应 力，动 挠 度 也 比 相 同 静 载 时 大。 这 种 动
櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀
参考文献
［1］ GBJ117 － 88，工业构筑物抗震鉴定标准［S］． ［2］ SH / T3055 － 2007，石油化工管网支架设计规范［S］． ［3］ 曲昭嘉，王瑾，曲圣伟． 简明管道支架设计及构造手册［M］． 北
依据文献［1］的要求，结合本桥受力特点，选取如下 4 个动载试验工况。
（ 1） 跑车试验： 在桥面无任何障碍的情况下，用一辆 载重汽车分别以 10、20、30、40km / h 匀速通过桥梁，测定试 验桥跨结构在运行车辆荷载作用下的动力响应（ 动位移） 。
（ 2） 跳车试验： 在桥梁第三跨的 0. 5L 截面处设置高