钢筋混凝土拱桥加固后静动力性能评定分析

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1、钢筋混凝土拱桥加固后静动力性能评定分析施洲蒲黔辉薛爱西南交通大学土木工程学院成都610031摘要：对实施加固工程后的国道108线某120m跨钢筋混凝土拱桥实施静、动力荷载试验。静载试验中测试静载工况下的拱圈挠度、截面应力，试验分析结果表明桥跨结构受力合理，具有良好的刚度与强度；在动载试验中，测试桥跨结构的自振特性，并进行了行车激振试验，分析桥跨结构在行车下的冲击作用。最后分析了该桥的静动载试验结果在桥梁运营后的损伤检测中的应用理论与方法。关键词：静载试验；动载试验；自振特性；冲击作用AnalysisofStaticalandDynamicalTestofConsolidatedRein

2、forcedConcreteArchBridgeAndItsUseinServicePeriodSHIzhouPUQian-huiXueaiSchoolofcivilengineering,SouthwestJiaotongUniversity,Chengdu610031,ChinaAbstract:Staticalanddynamicaltestsweredoneonone120m-spanreinforcedconcretearchbridgeafterconsolidationon108nationalhighway.Thedeflectionsandthestressesoft

3、hearchunderstaticalloadsweretested.Thetestresultsindicatethatthestructureisofenoughstiffnessandstrength.Thenaturalvibrationofthestructurewastested,andtheimpactofthepassingvehicleswasanalyzed.Andtheusesofresultsofstaticalanddynamicaltestsindamagedetectionduringtheserviceperiodofthebridgewereanaly

4、zed.Keywords:Staticaltest;Dynamicaltest;Naturalvibration;Impaction0前言：国道108线某特大桥位于四川省境内，原设计为一120m跨的横置桥面板双肋拱桥，矢跨比为1/6，拱轴系数为1.988；设计荷载等级为汽—超20级、挂车—120，设计桥面净宽为11.0m+2×0.5m。每个肋为单箱双室截面，单个肋宽2.8m，肋高2.0m，拱上为双柱式排架纵梁(两肋之间在拱上立柱处有横向排架联接)。其拱肋分5段预制吊装施工，吊装接头钢板焊接。并于2001年4月因工程需要，实施加固。大桥示意图见图1。主拱加固主要是对原来主拱用复合纤维材料

5、加强，以及在原拱肋之间浇筑三个1.5m宽的拱箱，使其由原来的肋拱变成箱板拱。拱上结构是拆除纵梁，增加盖梁，将原来的横置板改变为纵置板。为使其受力合理，在原立柱中间增加一根立柱，变为三柱式排架；拱顶段将其填实后安放横置悬挑板。该桥加固竣工后，为检验桥跨结构的实际静动力性能遂进行了实桥的静、动载试验。图1桥跨及测试断面布置示意图1荷载试验设计与实施方法1.1静载加载设计试验加载位置与加载工况的确定主要根据设计控制荷载在拱圈两边拱脚、1/4跨截面、3/4跨截面以及拱顶截面处产生的最不利弯矩效应值式（1）等效换算而得。（1）式中，h为静力试验荷载效率；Sstate为试验荷载作用下某一检验项目最

6、大计算效应值；S为设计控制荷载作用下该检验项目的最不利计算效应值；m为规范采用的冲击系数。静载试验的理论计算采用平面专用有限元程序作分析。静载测试断面布置如图1所示。加载过程中采用分级加载，既可以确保结构的安全，同时可以测试偏载工况下结构的受力状况。1.2静载测试内容与方法静载加载工况下主要测试主拱圈各试验断面的应力，以及主拱圈L/4、L/2以及3L/4处的挠度。应力测试采用粘贴箔式应变计，由电阻应变测量系统测量，温度补偿用搁置在测点附近事先贴好应变花的混凝土块实现补偿。拱圈应力测点布置见图2，图中三角形为应力测点。几何变位测量采用测距标准差为（1mm＋2ppm），测角标准差±2²的全

7、站仪进行极坐标四测回观测，测点见图2中黑色三角形。在试验过程中并同时进行温度测量。图2拱圈截面测点布置图1.3动载测试内容与方法动力测试主要包括自振特性测试和行车激振试验。自振特性测试是测试桥跨结构的自振频率与振型。行车激振试验包括无障碍行车试验和有障碍行车试验，分别模拟桥面有无损伤时桥面行车对桥跨结构的冲击作用。自振特性测试方法是测试环境随机荷载激振而引起的桥跨结构微幅振动响应，并通过计算机记录并实施FFT信号处理分析出频域响应结果。行车试验