基于静、动载荷试验的某大桥性能分析

摘 要：文章以贵州某大桥为分析对象，通过有限单元法并结合静、动载荷试验方法，评定该大桥的使用性能。采用有限单元法分析了桥梁最不利受力面和主桥1阶模态自振频率和主桥前3阶模态振型。选取该桥拱顶最大正弯矩截面，主拱圈1/4最大正弯矩截面，主拱圈拱脚最大负弯矩截面作为试验加载截面；动载试验选取桥梁拱顶截面和L/4截面进行脉动试验，以测试桥梁结构的动力特性。 
　　关键词：有限单元法；静、动载荷试验；弯矩截面 
　　1 橋梁概况 
　　某大桥位于贵州省，桥梁起点桩号K0+122.316，终点桩号K0+213.316，桥梁与河道正交，桥梁全长91.00m，全宽20.5m。上部结构：主孔为净跨60m钢筋混凝土箱型拱，主拱圈线型为等截面悬链线，拱轴系数为1.756，矢跨比1/5，拱圈截面高度为140cm，宽度1820cm，行车道板采用简支板。桥宽为20.5m，横向布置为：0.25m（栏杆）+2.5m（人行道）+15（车行道）+2.5m（人行道）+0.25m（景观栏杆）。下部结构：两岸桥台均采用重力式U型桥台，两岸拱座，桥台基础均为明挖扩大基础。设计荷载：城-A级+人群荷载：3.0kN/m2，如图1～图2所示。 
　　2 桥梁静载试验 
　　2.1 检测范围 
　　凤冈县胜利大桥为钢筋混凝土箱型拱，根据该类桥梁结构的受力特点，采用有限单元法进行单元划分，将桥梁结构离散成空间单元，然后分析计算。结构计算模型见图3所示。 
　　根据桥梁内力计算结果，选择该桥的最不利受力截面作为荷载试验对象，选取该桥拱顶最大正弯矩截面（J1），主拱圈1/4最大正弯矩截面（J2），主拱圈拱脚最大负弯矩截面（J3）作为试验加载截面。 
　　2.2 测点布置 
　　在测试控制截面J1、J2、J3测试截面布置应变测点9个（不含温度补偿）、挠度测点5个，其中J3截面无挠度测点。测试截面应变及挠度测点布置见图4所示。 
　　2.3 试验工况及布载 
　　根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004），并按照《公路桥梁承载能力检测评定规程》（JTG/T J21-2011）要求，进行最不利加载分析，确定控制截面的控制内力和挠度。 
　　加载原则：（1）为了获取结构试验荷载与变位的相关曲线以及防止结构意外损伤，对控制截面试验荷载的施加应分级进行；（2）加载级数应根据荷载量和加载最小荷载增量而定，试验荷载应按控制截面最大内力或最大位移分成4级施加；（3）荷载试验选择在温度较稳定的时间段进行；（4）同一级荷载内，结构最大变位测点在最后5