巴東長(zhǎng)江公路大橋靜動(dòng)力試驗(yàn)措施

1、湖北省巴東長(zhǎng)江公路大橋成橋靜動(dòng)力實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)方案湖南湖大土木建筑工程檢測(cè)中心湖北省公路水運(yùn)工程測(cè)試中心2004年4月5日1前言湖北省巴東長(zhǎng)江公路大橋是國(guó)道209線在鄂西恩施自治州巴東縣境內(nèi)跨越長(zhǎng)江的一座特大型橋 梁。主橋?yàn)槲蹇邕B續(xù)雙塔雙索面預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋，跨徑組合為40+130+388+130+40m)， 其上部結(jié)構(gòu)采用梁板體系，A形索塔，承臺(tái)以上塔高為212m，迄今為國(guó)內(nèi)最高。橋面索距 8.0m，橋面總寬19.0，橫向4車道。引橋?yàn)?X40 了解橋跨結(jié)構(gòu)的實(shí)際工作狀態(tài)，檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)的整體受力性能；(2檢驗(yàn)橋跨結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與施工質(zhì)量，確定工程的可靠性，為該橋順利的投入運(yùn)營(yíng)提供可靠 依據(jù)；(3積累實(shí)驗(yàn)

2、資料，一方面為該橋的長(zhǎng)期監(jiān)控提供完整的初始狀態(tài)信息，另一方面也為同類 橋梁的設(shè)計(jì)、施工提供參考資料；(4開(kāi)展科學(xué)研究，探討斜拉橋的受力特點(diǎn)，建立準(zhǔn)確的力學(xué)模式，完善斜拉橋設(shè)計(jì)計(jì)算的 基本理論。2.2實(shí)驗(yàn)依據(jù)1)中華人民共和國(guó)交通部標(biāo)準(zhǔn)：公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范JTJ021-89)2 )中華人民共和國(guó)交通部標(biāo)準(zhǔn)：公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范 JTJ023-89)3)中華人民共和國(guó)交通部標(biāo)準(zhǔn)：公路斜拉橋設(shè)計(jì)規(guī)范試行)JTJ027-96)4)中華人民共和國(guó)交通部標(biāo)準(zhǔn)：公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)JTJ001-97)5)“鐵組” YC4-4/1978科研專題：大跨徑混凝土橋梁的實(shí)驗(yàn)方法1985)6)湖北省

3、交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院：巴東長(zhǎng)江公路大橋施工設(shè)計(jì)圖2001.3)3實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為了對(duì)新建橋梁的質(zhì)量進(jìn)行鑒定，通過(guò)一定的實(shí)驗(yàn)手段，對(duì)橋梁的主要質(zhì)量指標(biāo) 如混 凝土質(zhì)量、鋼材焊接質(zhì)量、檢驗(yàn)荷載作用下橋梁的最大撓度或撓曲線、控制截面上的應(yīng)力等） 進(jìn)行測(cè)試，根據(jù)已測(cè)得的這些基本數(shù)據(jù)，對(duì)新建橋梁的質(zhì)量進(jìn)行評(píng)定。這種實(shí)驗(yàn)可以用來(lái)檢驗(yàn) 設(shè)計(jì)理論以及施工質(zhì)量，為即將投入使用的橋梁的運(yùn)營(yíng)、養(yǎng)護(hù)提供依據(jù)。橋梁荷載實(shí)驗(yàn)一般可分為靜載實(shí)驗(yàn)和動(dòng)載實(shí)驗(yàn)。所謂靜載實(shí)驗(yàn)就是將靜止的荷載作用在 橋梁上的指定位置，然后對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的靜力位移、靜力應(yīng)變、裂縫等參量進(jìn)行測(cè)試，從而對(duì)橋 梁結(jié)構(gòu)在荷載作用下的工作性能及使用能力做出評(píng)價(jià)；動(dòng)載實(shí)驗(yàn)則是利

4、用某種激振方法激起橋 梁結(jié)構(gòu)的振動(dòng)，然后測(cè)定其固有頻率、阻尼比、振型、動(dòng)力沖擊系數(shù)、行車響應(yīng)等參量，從而 判斷橋梁結(jié)構(gòu)的整體剛度和行車性能。目前橋梁結(jié)構(gòu)動(dòng)載實(shí)驗(yàn)主要包括兩方面內(nèi)容：一是測(cè)量 在移動(dòng)車輛荷載作用下橋梁指定斷面上的動(dòng)應(yīng)變或指定點(diǎn)上的動(dòng)撓度；二是測(cè)量橋梁結(jié)構(gòu)的自 振特性和動(dòng)力響應(yīng)。據(jù)此，巴東長(zhǎng)江公路大橋成橋荷載實(shí)驗(yàn)分為以下四部分：1）主橋靜載實(shí)驗(yàn)2）主橋動(dòng)載實(shí)驗(yàn)3）引橋靜載實(shí)驗(yàn)4）引橋動(dòng)載實(shí)驗(yàn)4.主橋靜載實(shí)驗(yàn)靜載實(shí)驗(yàn)主要是通過(guò)測(cè)量橋梁結(jié)構(gòu)在靜力荷載作用下各控制截面的應(yīng)力及結(jié)構(gòu)變形，從 而確定橋梁結(jié)構(gòu)實(shí)際工作狀態(tài)，這是檢驗(yàn)橋梁的結(jié)構(gòu)性能及工作狀態(tài)最直接、最有效的方法。4.1靜載實(shí)驗(yàn)基本

5、原則靜載實(shí)驗(yàn)擬采用三軸載重汽車加載，根據(jù)各控制截面加載效率系數(shù)控制在0.8-0.9以及滿 足實(shí)驗(yàn)要求下盡可能減少加載用車數(shù)量的原則，擬采用單車重280KN的車輛加載，其軸重、軸 距及平面布置如圖4-1所示。圖4-1實(shí)驗(yàn)中各工況下所需要口載汽車軸重、軸距及平面圖（單位：m的加載車輛數(shù)，將根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)活載汽-超20級(jí)）產(chǎn)生的的最不利效應(yīng)值按等效原則換算而得。根據(jù)大跨徑混凝土橋梁實(shí)驗(yàn)方法中的規(guī)定況下實(shí)，驗(yàn)荷載一方面應(yīng)保證結(jié)構(gòu)的安全性，另一方面又應(yīng)能充分暴露結(jié)構(gòu)的承載能力，一般:式中：靜載實(shí)驗(yàn)荷載效率系數(shù)；r 實(shí)驗(yàn)荷載作用下，檢測(cè)部位荷載效應(yīng)的計(jì)算值；一一設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)荷載作用下，檢測(cè)部位荷載效應(yīng)的計(jì)算值;

6、一一設(shè)計(jì)取用的動(dòng)力系數(shù)。4.2主橋各測(cè)試斷面靜載實(shí)驗(yàn)荷載效率系數(shù)主橋各測(cè)試斷面如圖4-2所示：圖4-2加載控制截面位置及編號(hào)圖單位：cm）各斷面的靜載實(shí)驗(yàn)荷載效率系數(shù)見(jiàn)表4-1：截面號(hào)A-AB-BC-CD-DE-E標(biāo)準(zhǔn)活載彎矩KN.m)-381291950387811457024135實(shí)驗(yàn)荷載彎矩KN.m)-316701687077041186021220荷載效率系數(shù)0.8310.8650.8770.8140.879表4-1主橋各測(cè)試斷面靜載實(shí)驗(yàn)荷載效率系數(shù)4.3測(cè)試斷面及測(cè)點(diǎn)布置4.3.1測(cè)試斷面的確定根據(jù)該橋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，擬定加載控制截面如下：1) 388m主跨跨中截面；2)主塔0號(hào)塊無(wú)索區(qū)

7、中間截面；3)130m次邊跨跨內(nèi)最大彎矩截面；4)輔助墩墩頂處主梁截面；5)主跨跨中區(qū)格板的板跨中和支座截面；6)與主跨跨中區(qū)格板相鄰兩橫梁的跨中截面。由于該橋跨結(jié)構(gòu)具有對(duì)稱性，故在7#塔側(cè)只取兩個(gè)斷面F-F和G-G)作為測(cè)試校核斷 面。各控制斷面的位置和編號(hào)如圖4-2所示。4.3.2應(yīng)變測(cè)點(diǎn)布置1) A截面是輔助墩墩頂處主梁截面，在實(shí)驗(yàn)中該截面承受的是負(fù)彎矩，截面上緣受拉， 下緣受壓，其具體的應(yīng)變測(cè)點(diǎn)布置如圖4-3所示：2) BG斷面均為標(biāo)準(zhǔn)斷面，在實(shí)驗(yàn)中這些截面都是承受正彎矩，截面上緣受壓，下緣受拉，其具體的應(yīng)變測(cè)點(diǎn)布置如圖4-4所示:3) 6#和7#主塔的塔柱上均布置1個(gè)應(yīng)變測(cè)試斷面，其

8、位置及應(yīng)變測(cè)點(diǎn)的布置如圖4-5所示I-I-（豎向應(yīng)變片）B （順橋向應(yīng)變片）4）測(cè)試的區(qū)格板、圖4-5塔柱測(cè)試斷面及其應(yīng)變測(cè)點(diǎn)布置圖單位：cm）橫隔板的位置及其上應(yīng)變測(cè)點(diǎn)的布置如圖4-6所示：圖4-6區(qū)格板和橫隔板上應(yīng)變測(cè)點(diǎn)布置圖單位：cm）4.3.3位移測(cè)點(diǎn)布置1）在邊跨跨中、次邊跨跨內(nèi)4分點(diǎn)、主跨跨內(nèi)4分點(diǎn)及支座處的上下?tīng)柌贾脴蛎鎿隙葴y(cè)點(diǎn)共34個(gè)，如圖4-7所示。2）在各主塔塔頂布置塔頂順橋向偏位測(cè)點(diǎn)2個(gè)，在橋面位置處的塔柱U布置轉(zhuǎn)角測(cè)點(diǎn)2在主塔下塔柱和輔助墩上各布置測(cè)點(diǎn)兩個(gè)上下游各一個(gè)），用以觀測(cè)塔、墩的沉降。3)4)在4#橋墩和9#橋臺(tái)的主梁端部設(shè)置梁端水平位移測(cè)點(diǎn)，以觀測(cè)伸縮縫的變形

9、。97uu485U13UUU388UU13UUU4UUU.1 1（水平位移測(cè)點(diǎn)）（豎向位移測(cè)點(diǎn)）J-1-!i 1 I I11圖4-7橋面撓度測(cè)點(diǎn)布置圖單位：cm）4.3.4溫度測(cè)點(diǎn)布置溫度場(chǎng)測(cè)試包括塔、梁、索和大氣四部分。塔的溫度測(cè)試截面選在應(yīng)變測(cè)試斷面I-I，見(jiàn)圖4-5；主梁的溫度測(cè)試斷面選在應(yīng)變測(cè)試斷面B-B和E-E,見(jiàn)圖4-2；對(duì)于索表面溫度的測(cè) 試，可任選一個(gè)塔，按索長(zhǎng)選取長(zhǎng)、中、短三種規(guī)格的斜拉索，上下游對(duì)稱的選取12根進(jìn)行測(cè) 量。4.3.5索力測(cè)試在開(kāi)始正式加載前和全部實(shí)驗(yàn)完畢后測(cè)量全橋索力一次。在中間工況加載時(shí)，測(cè)量加載 部位附近35對(duì)索的索力。4.4加載工況、測(cè)試內(nèi)容和加載布置

10、4.4.1工況11）工況描述：5#輔助墩墩頂處的主梁截面A-A）兩側(cè)加載16輛），使該主梁截面承受的負(fù)彎 矩達(dá)到最大并使輔助墩承受不利的豎向荷載。2）測(cè)試內(nèi)容：加載前后主梁各撓度測(cè)試點(diǎn)的撓度、塔頂位移、塔柱轉(zhuǎn)角、墩塔）沉 降、塔柱測(cè)試截面應(yīng)變、主梁控制截面A-A）的應(yīng)變和控制索的索力。3）加載布置:工況1的加載布置圖如圖4-8所示。圖4-8工況1加載布置圖單位：cm）4.4.2工況21）工況描述普富塔山30藍(lán)邊跨跨內(nèi)中心加載濕使 邊跨主梁截面B-B ）正 彎矩達(dá)到最大。2）測(cè)試內(nèi)容：加載前后主梁各撓度測(cè)試點(diǎn)的撓度、塔頂位移、塔柱轉(zhuǎn)角、墩 塔）沉 降、塔柱測(cè)試截面應(yīng)變、主梁控制截面B-B）的應(yīng)變

11、和控制索的索力。3）加載布置:工況2的加載布置圖如圖4-9所示。4.4.3工況31）工況描述： 于不利的偏心受力狀態(tài)2）測(cè)試內(nèi)容:主梁截面B-B ）處，轉(zhuǎn)角、墩塔）沉6降、塔柱測(cè)試截面應(yīng)變、主梁控制截面B-B）的應(yīng)變和控制索的索力。3）加載布置:工況3的加載布置圖如圖4-10所示。圖 4-10況3加載布置圖單位：cm）4.4.4工況41）工況描述：6#主塔0號(hào)塊無(wú)索區(qū)中心截面C-C）中心加載6輛），使該主梁截面彎矩達(dá)到最大。2）測(cè)試內(nèi)容：加載前后主梁各撓度測(cè)試點(diǎn)的撓度、塔頂位移、塔柱轉(zhuǎn)角、墩塔）沉降、塔柱測(cè)試截面應(yīng)變、主梁控制截面C-C）的應(yīng)變和控制索的索力。3）加載布置:工況4的加載布置圖如

12、圖4-11所示。4.4.5工況51）工況描述布置圖圖 4-11:6#主塔0號(hào)塊無(wú)索區(qū)中心截面C-C）偏心加載4輛）處于不利的偏心受力狀態(tài)以檢驗(yàn)該無(wú)索區(qū)主梁的偏心受力情況。2）測(cè)試內(nèi)容:加載前后主梁各撓度測(cè)試點(diǎn)的撓度、塔頂位移、塔柱車降、塔柱測(cè)試截面應(yīng)變、控制截面C-C）的應(yīng)變和控制索的索力。3）加載布置:工況5的加載布置圖如圖4-12所示。圖4.4.6工況61）工況描述:達(dá)到最大值。2）測(cè)試內(nèi)容:塔柱測(cè)試截面應(yīng)變、該主梁截面墩塔）沉388m主跨6#主塔側(cè)四分點(diǎn)D-D）截面中心加載6輛），加載前后主梁各撓度測(cè)試點(diǎn)的撓度、塔頂位移、塔柱轉(zhuǎn)角該截面彎矩塔）沉降、主梁控制截面D-D）的應(yīng)變和控制索的索

13、力。3）加載布置:工況6的加載布置圖如圖4-13所示。4.4.7工況71）工況描述:利的偏心受力狀態(tài)，2）測(cè)試內(nèi)容:塔柱測(cè)試截面應(yīng)變、88m主跨6#主塔側(cè)四分點(diǎn)D-D）截面偏心加載4輛），使該截面以檢測(cè)主梁的偏心受力情況。加載前后主梁各撓度測(cè)試點(diǎn)的撓度、塔頂位移、塔柱轉(zhuǎn)角、墩塔）丫主梁控制截面D-D）的應(yīng)變和控制索的索力。3）加載布置:工況7的加載布置圖如圖4-14所示。圖4-14工況7加載布置圖單位：cm）4.4.8工況81）工況描述：388m主跨跨中E-E）截面中心加載8輛），使得該截面彎矩達(dá)值;同時(shí)將一排2）測(cè)肝沉降、塔柱測(cè)試截面應(yīng)變、主梁控制截面E-E）的應(yīng)變、測(cè)試橫隔板的應(yīng)變、測(cè)試區(qū)

14、格板的應(yīng)變和控 制索的索力。3）加載布置:工況8的加載布置圖如圖4-15所示。4-154.4.9工況9工況8加載布置1）工況描述：388m主跨跨中E-E）截面偏心加載6輛），使得該截面處于不利的偏心受力狀態(tài)，以檢驗(yàn)主梁的偏心受力情況；同時(shí)將一排載重汽車的重軸布置于橫隔板位置處，以使得橫隔板處于不利的受力狀態(tài)2）測(cè)試內(nèi)容：加載前后主梁各撓度測(cè)試點(diǎn)的撓度、塔頂位移、塔柱轉(zhuǎn)角、墩塔）沉降、 塔柱測(cè)試截面應(yīng)變、主梁控制截面E-E）的應(yīng)變、測(cè)試橫隔板的應(yīng)變、測(cè)試區(qū)格板的應(yīng)變和控 制索的索力。3）加載布置:工況9的加載布置圖如圖4-16所示。4.4.10 工況 10達(dá)到最大值。2）測(cè)試內(nèi)容:主梁控制截面F

15、-F）388m主跨7#主塔側(cè)四分點(diǎn)F-F）截面中心加載61）工況描述:輛使得該截面彎矩加載前后主梁各撓度測(cè)試點(diǎn)的撓度、塔頂位移、塔柱轉(zhuǎn)角、墩塔）沉降、的應(yīng)變和控制索的索力。3）加載布置:工況10的加載布置圖如圖4-17所示。最大。2）預(yù)4.4.11 工況 111）工況描述：7截面G-G）正彎矩達(dá)到、塔柱轉(zhuǎn)角、墩塔）沉降、塔柱測(cè)試截面應(yīng)變、主梁控制截面G-G）的應(yīng)變和控制索的索力。3）加載布置:工況11的加載布置圖如圖4-18所示。4.5測(cè)試方法4.5.1應(yīng)變測(cè)試方法分別采用電阻應(yīng)變片、鋼弦式應(yīng)變計(jì)和光纖應(yīng)變計(jì)作為傳感元件，用相應(yīng)的數(shù)據(jù)來(lái)置于橋面適當(dāng)?shù)牟课粶y(cè)試；在適當(dāng)?shù)奈恢靡部梢园惭b電子千分表來(lái)

16、測(cè)量應(yīng)變。4.5.2位移測(cè)試方法1）主梁撓度的測(cè)量：采用精密水準(zhǔn)儀測(cè)量，各測(cè)點(diǎn)必須固定在相應(yīng)的位置處，后視點(diǎn)分別置于墩頂和塔柱處的橋面上并在岸邊布置基準(zhǔn)點(diǎn);2）塔、墩沉降的測(cè)量：采用精密水準(zhǔn)儀測(cè)量;3）塔頂偏位測(cè)量：采用精密全站儀測(cè)量；4）塔柱轉(zhuǎn)角測(cè)量：在相應(yīng)的部位布置傾角儀，直接測(cè)量轉(zhuǎn)角；5）支座位移測(cè)量：在支座處安裝電子百分表，直接測(cè)量支座位移。4.5.3索力測(cè)試方法用索力測(cè)試儀基于弦振法原理測(cè)量索力。4.5.4溫度測(cè)試方法大氣溫度采用水銀溫度計(jì)測(cè)量；拉索PE護(hù)套表面、橋面和主梁表面溫度采用點(diǎn)溫度計(jì) 測(cè)量。在每個(gè)加載工況前后測(cè)量相應(yīng)的主梁溫度、拉索溫度和大氣溫度。4.6加載制度、程序及實(shí)驗(yàn)

17、規(guī)定4.6.1加載制度跨中部位采用中心加載和偏心加載兩種方式，偏心荷載的總值取中心荷載總值的2/3； 支座部位只采用中心加載方式。實(shí)驗(yàn)前應(yīng)在橋面預(yù)先定好輪位，加載時(shí)汽車荷載應(yīng)按規(guī)定的順 序準(zhǔn)確就位，卸載時(shí)撤離推出橋梁結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)影響區(qū)，車速不大于10Km/h。加、卸載制度如下：1）中心加載:0P/23P/4PP/20；2）偏心加載：0P/23P/4P0；其中P位總荷載）4.6.2加載程序1）一方面為使結(jié)構(gòu)進(jìn)入正常工作狀態(tài)；另一方面為先檢查測(cè)試系統(tǒng)和實(shí)驗(yàn)組織是否處于 正常的工作狀態(tài)。在進(jìn)行正是加載實(shí)驗(yàn)前，宜用46輛載重加載汽車在各跨跨中進(jìn)行預(yù)加載實(shí) 驗(yàn)，預(yù)加荷載實(shí)驗(yàn)每一加載位置荷載持續(xù)時(shí)間以不小于3

18、0分鐘為宜。2）將預(yù)加荷載卸載至零后，應(yīng)等待一定時(shí)間使結(jié)構(gòu)得到充分的零荷恢復(fù)后，再進(jìn)入正 式加載實(shí)驗(yàn)。正式加載實(shí)驗(yàn)按加載工況序號(hào)逐一進(jìn)行，完成一個(gè)加載工況后，應(yīng)使結(jié)構(gòu)得到充 分的零荷恢復(fù)后，方可進(jìn)如下一個(gè)加載工況。4.6.3實(shí)驗(yàn)規(guī)定1）靜載實(shí)驗(yàn)應(yīng)選擇在氣溫變化不大和結(jié)構(gòu)溫度趨于穩(wěn)定的時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行。一般宜選擇 在夜晚進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中在量測(cè)實(shí)驗(yàn)荷載作用下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)的同時(shí)應(yīng)相應(yīng)的測(cè)量結(jié)構(gòu)表面溫度 及大氣溫度。2）靜載實(shí)驗(yàn)荷載持續(xù)時(shí)間，原則上取決于結(jié)構(gòu)變位達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定所需的時(shí)間，只有結(jié) 構(gòu)變位達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定后，才能開(kāi)始量測(cè)結(jié)構(gòu)的荷載響應(yīng)。一般，每級(jí)荷載到位后穩(wěn)定10分鐘即 可測(cè)讀結(jié)構(gòu)的響應(yīng)。3）全部測(cè)點(diǎn)

19、在正式加載前應(yīng)測(cè)讀在零級(jí)荷載下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)值，以后每次加載和卸載后 應(yīng)測(cè)讀一次。實(shí)驗(yàn)時(shí)選在結(jié)構(gòu)變位較大的位置，每隔5分鐘觀測(cè)一次，以確定結(jié)構(gòu)變位是否達(dá) 到相對(duì)穩(wěn)定。4）在加載實(shí)驗(yàn)過(guò)程中未出現(xiàn)異常情況時(shí)，當(dāng)實(shí)驗(yàn)荷載加到額定荷載時(shí)便應(yīng)終止加載。 如果發(fā)生下列異常情況之一，應(yīng)立即終止加載實(shí)驗(yàn)：錯(cuò)誤!控制測(cè)點(diǎn)應(yīng)力超過(guò)計(jì)算值且達(dá)到或者超過(guò)按規(guī)范規(guī)定的允許控制應(yīng)力時(shí)；錯(cuò)誤!控制測(cè)點(diǎn)變位超過(guò)規(guī)范規(guī)定算允許值時(shí)；錯(cuò)誤！由于加載實(shí)驗(yàn)使結(jié)構(gòu)出現(xiàn)非正常的受力損傷和局部發(fā)生損壞，影響橋梁承載能力和今后 正常使用時(shí)。5主橋動(dòng)載實(shí)驗(yàn)橋梁結(jié)構(gòu)是一個(gè)多變量的復(fù)雜系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)的動(dòng)力敏感性很強(qiáng)，當(dāng)結(jié)構(gòu)的物理特性 如開(kāi)裂、 截面尺寸、

20、材料力學(xué)性能等）發(fā)生變化時(shí)，不但靜力特性 變形、應(yīng)力、裂縫等）發(fā)生變化，而 且動(dòng)力特性 頻率、振型、阻尼比等）也發(fā)生變化，這一變化對(duì)于現(xiàn)狀評(píng)估有重要意義。通過(guò)動(dòng)力荷載實(shí)驗(yàn)以及結(jié)構(gòu)固有模態(tài)參數(shù)的實(shí)橋測(cè)試，了解橋跨結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性以及在使 用荷載下的動(dòng)力性能，為本橋以后的運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)管理提供必要的數(shù)據(jù)和資料。5.1實(shí)驗(yàn)儀器 北京市東方噪聲研究所研制的INV數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和DSAP數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)； 揚(yáng)州市無(wú)線電二廠生產(chǎn)的YE3818動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀南京汽輪高新技術(shù)開(kāi)發(fā)公司研制的隨機(jī)信號(hào)與振動(dòng)分析軟ftCRASV5.1）及筆記本電腦 系統(tǒng)。5.2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容斜拉橋動(dòng)載實(shí)驗(yàn)的主要內(nèi)容包括兩個(gè)方面：一是測(cè)量在移動(dòng)車輛荷載作用

21、下橋梁結(jié)構(gòu)指定 斷面上的動(dòng)應(yīng)變；二是測(cè)量橋梁結(jié)構(gòu)的自振特性和動(dòng)力響應(yīng)。巴東長(zhǎng)江大橋主橋動(dòng)載實(shí)驗(yàn)分脈動(dòng)實(shí)驗(yàn)、跑車實(shí)驗(yàn)、跳車實(shí)驗(yàn)和剎車實(shí)驗(yàn)四個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。5.2.1脈動(dòng)實(shí)驗(yàn)1）實(shí)驗(yàn)原理脈動(dòng)實(shí)驗(yàn)是通過(guò)在橋上布置高靈敏度的傳感器，長(zhǎng)時(shí)間記錄結(jié)構(gòu)在環(huán)境激勵(lì) 如風(fēng)、水流、 機(jī)動(dòng)車、人的活動(dòng)）下產(chǎn)生的振動(dòng)，然后進(jìn)行譜分析，求出結(jié)構(gòu)自振特性的一種方法。它假設(shè)環(huán)境激勵(lì)為平穩(wěn)的各態(tài)歷經(jīng)，在中低頻段，環(huán)境振動(dòng)的激勵(lì)頻譜比較均勻，在環(huán)境激勵(lì)的頻率 與橋梁的自振頻率一致或接近時(shí)，橋梁容易吸收環(huán)境激勵(lì)能量，使振幅增大。而在環(huán)境激勵(lì)的 頻率與橋梁的自振頻率相差較大時(shí)，由于相位差大，有相當(dāng)一部分能量相互抵消，振幅較小。 對(duì)環(huán)境

22、激勵(lì)下的橋梁的響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行多次功率譜的平均分析，可得到橋梁的各階自振頻率，再 利用各個(gè)測(cè)點(diǎn)的振幅和相位的關(guān)系，可求得各階頻率相應(yīng)的振型，利用幅頻圖上各峰值的半功 率帶寬確定模態(tài)阻尼比。2）測(cè)點(diǎn)布置脈動(dòng)實(shí)驗(yàn)中主塔和主梁上的測(cè)點(diǎn)布置分別見(jiàn)圖5-1和圖5-2。圖5-1主塔脈動(dòng)測(cè)點(diǎn)布置圖3）實(shí)驗(yàn)規(guī)定現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)受到外界的干擾較多，因此要保證儀器設(shè)備，特別是傳感器的狀態(tài)良好，并預(yù)備 好備用的傳感器，一旦某一傳感器出現(xiàn)故障，應(yīng)馬上予以更換，做到測(cè)試數(shù)據(jù)真確無(wú)誤。測(cè)試 時(shí)，適當(dāng)增加采樣時(shí)間，使實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有一定的儲(chǔ)備，保證數(shù)據(jù)處理時(shí)有足夠的原始數(shù)據(jù)可供使 用。本橋主橋跨度大，布置的測(cè)點(diǎn)多，脈動(dòng)實(shí)驗(yàn)需要一個(gè)晚上的時(shí)間

23、。在進(jìn)行脈動(dòng)實(shí)驗(yàn)時(shí)要封 橋，實(shí)驗(yàn)期間不允許車輛在橋上行駛。5.2.2跑車實(shí)驗(yàn)1）實(shí)驗(yàn)采用2輛280kN的載重汽車，并排分別以20km/h和40km/h的車速沿行車道中心 線勻速行駛過(guò)橋，測(cè)量橋梁跨中的動(dòng)應(yīng)變響應(yīng)。在進(jìn)行跑車實(shí)驗(yàn)前，將實(shí)驗(yàn)車輛布置在動(dòng)應(yīng)力 測(cè)試截面處，測(cè)出各截面的靜載應(yīng)力水平，以與跑車實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。2）測(cè)試系統(tǒng)動(dòng)應(yīng)變和動(dòng)位移測(cè)試系統(tǒng)框圖如下:結(jié)構(gòu)固有振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)框圖如下:3）測(cè)試截面和測(cè)點(diǎn)布置選取B-B和E-E截面見(jiàn)圖4-2）作為應(yīng)變測(cè)試截面，動(dòng)應(yīng)變測(cè)點(diǎn)布置如圖5-3所示，加速度傳感器布置在截面上緣，主梁測(cè)點(diǎn)布置如圖5-4所示。5.2.3跳車和剎車實(shí)驗(yàn)1）在橋面無(wú)任何障礙

24、的情況下，用1輛載重280kN的實(shí)驗(yàn)車以一定的車速勻速駛至橋梁 跨中處進(jìn)行緊急剎車以及跳車兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，激發(fā)橋梁水平振動(dòng)和垂直振動(dòng)，測(cè)量橋梁結(jié)構(gòu)的振動(dòng) 響應(yīng)，并通過(guò)采用高靈敏度的拾振器和放大器測(cè)量結(jié)構(gòu)在激勵(lì)下的振動(dòng)，然后進(jìn)行譜分析，求 出結(jié)構(gòu)自振特性，通過(guò)對(duì)拾振器拾取的響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行譜分析，可確定橋梁的自振頻率，再將功 率譜進(jìn)行細(xì)化處理，利用半功率點(diǎn)帶寬求得橋梁的阻尼比。2）測(cè)試系統(tǒng)同跑車實(shí)驗(yàn)。3）測(cè)點(diǎn)布置同跑車實(shí)驗(yàn)，具體布置見(jiàn)圖5-3和圖5-4。4）測(cè)試方法剎車實(shí)驗(yàn)：載重280kN的實(shí)驗(yàn)車以20km/h的速度勻速行駛至次邊跨跨中、主跨跨中處緊急 剎車，測(cè)量橋梁結(jié)構(gòu)引起的振動(dòng)響應(yīng)和動(dòng)應(yīng)變響應(yīng)。跳車實(shí)

25、驗(yàn)：載重280kN的實(shí)驗(yàn)車以20km/h的速度勻速行駛至次邊跨跨中、主跨跨中處布置 的三角塊三角塊高8cm），測(cè)量橋梁結(jié)構(gòu)引起的振動(dòng)響應(yīng)和動(dòng)應(yīng)變響應(yīng)。在進(jìn)行剎車和跳車實(shí)驗(yàn)前，應(yīng)將實(shí)驗(yàn)車輛布置在動(dòng)應(yīng)力測(cè)試截面處，測(cè)出各截面的靜載應(yīng) 力水平，以與剎車、跳車實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。5.3實(shí)驗(yàn)工況動(dòng)載實(shí)驗(yàn)工況見(jiàn)表5-1：項(xiàng)目工況測(cè)試內(nèi)容及車速脈動(dòng)實(shí)驗(yàn)1結(jié)構(gòu)自振頻率、振型、阻尼比跑車實(shí)驗(yàn)2結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)、動(dòng)應(yīng)變、動(dòng)態(tài)增量、車速20km/h3結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)、動(dòng)應(yīng)變、動(dòng)態(tài)增量、車速40km/h跳車主跨跨中4結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)、動(dòng)應(yīng)變、動(dòng)態(tài)增量、障礙高8cm、車速 20km/h實(shí)驗(yàn)次邊跨跨中5結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)、動(dòng)應(yīng)變、動(dòng)態(tài)增

26、量、障礙高8cm、車速 20km/h剎車主跨跨中6結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)、動(dòng)應(yīng)變、動(dòng)態(tài)增量、車速20km/h實(shí)驗(yàn)次邊跨跨中7結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)、動(dòng)應(yīng)變、動(dòng)態(tài)增量、車速20km/h表5-1動(dòng)載實(shí)驗(yàn)工況總匯5.4主要測(cè)試結(jié)果1）橋梁結(jié)構(gòu)的自振特性：頻率、阻尼比等；2）跑車、剎車、跳車情形下，橋梁結(jié)構(gòu)的動(dòng)應(yīng)變時(shí)程響應(yīng)曲線；3）隨車速和行車位置而變化的沖擊系數(shù)；6引橋靜載實(shí)驗(yàn)引橋?yàn)楹?jiǎn)支T梁4X40m），選擇0#橋臺(tái)與1#橋墩之間的簡(jiǎn)支梁進(jìn)行靜、動(dòng)載實(shí)驗(yàn)。6.1靜載實(shí)驗(yàn)基本原則同主橋靜載實(shí)驗(yàn)。6.2引橋各測(cè)試斷面靜載實(shí)驗(yàn)荷載效率系數(shù)引橋各測(cè)試斷面靜載實(shí)驗(yàn)荷載效率系數(shù)見(jiàn)表6-1：表6-1引橋各測(cè)試斷面靜載實(shí)驗(yàn)荷載效率系數(shù)

27、截面號(hào)標(biāo)準(zhǔn)活載效應(yīng)實(shí)驗(yàn)荷載效應(yīng)荷載效率系數(shù)1-115503128500.8292-2180814610.808注：1-1截面為跨中截面，荷載效應(yīng)為截面彎矩單位：KN.m）2-2截面為支座截面，荷載效應(yīng)為截面剪力單位：KN）6.3測(cè)試截面及測(cè)點(diǎn)布置選取主梁跨中截面1-1）和支座截面（2-2作為應(yīng)變測(cè)試截面；撓度測(cè)點(diǎn)布置在支座截面處和主梁四分點(diǎn)處，上下游對(duì)稱布置；溫度測(cè)點(diǎn)布置在跨中。如圖6-1所示:圖6-1引橋應(yīng)變測(cè)試斷面和撓度測(cè)點(diǎn)布置圖單位：cm）跨中截面1-1）上的應(yīng)變測(cè)點(diǎn)布置如圖6-2所示:圖6-2跨中截面（1-1應(yīng)變測(cè)點(diǎn)布置支座截面2-2）上的應(yīng)變測(cè)點(diǎn)布置如圖6-3所示:圖6-3支座截面2

28、-2）應(yīng)變測(cè)點(diǎn)布置6.4測(cè)試方法應(yīng)變、撓度、溫度的測(cè)試方法均同主橋靜載實(shí)驗(yàn)。6.5加載工況、測(cè)試內(nèi)容和加載布置6.5.1工況11）工況描述：對(duì)1-1截面中心加載6輛），使該截面的正彎矩達(dá)到最大值。2）測(cè)試內(nèi)容：加載前后主梁各撓度測(cè)試點(diǎn)的撓度、控制截面1-1）的應(yīng)變、裂縫發(fā)展情況及結(jié)構(gòu)溫度。3）加載布置:工況1的加載布置圖如圖6-4所示。圖6-4工況1加載布置圖單位：cm）6.5.2工況21）工況描述:對(duì)1-1截面偏心加載4輛），使該截面處于不利的偏心受力狀態(tài)。2）測(cè)試內(nèi)容：加載前后主梁各撓度測(cè)試點(diǎn)的撓度、控制截面1-1）的應(yīng)變、裂縫發(fā)展情況及結(jié)構(gòu)溫度。3）加載布置:工況2的加載布置圖如圖6-5

29、所示。1）工況描述：對(duì)2-2截面中心加載，使該截面的剪力達(dá)到最大值，同時(shí)使墩臺(tái)）處 于不利的豎向受力狀態(tài)。2）測(cè)試內(nèi)容：加載前后主梁各撓度測(cè)試點(diǎn)的撓度、控制截面2-2）的應(yīng)變、裂縫發(fā)展 情況及結(jié)構(gòu)溫度。3）加載布置:工況3的加載布置圖如圖6-6所示。7.1實(shí)驗(yàn)儀器同主橋動(dòng)載實(shí)驗(yàn)。7.2測(cè)試系統(tǒng)同主橋動(dòng)載實(shí)驗(yàn)。7.3動(dòng)載實(shí)驗(yàn)傳感器和應(yīng)變測(cè)點(diǎn)布置1）傳感器的布置如圖7-1所示:7.4實(shí)驗(yàn)內(nèi)容動(dòng)載實(shí)驗(yàn)分脈動(dòng)實(shí)驗(yàn)、跑車實(shí)驗(yàn)、跳車實(shí)驗(yàn)和剎車實(shí)驗(yàn)四個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。1）脈動(dòng)實(shí)驗(yàn)：長(zhǎng)時(shí)間記錄結(jié)構(gòu)在環(huán)境激勵(lì)如風(fēng)、流水、機(jī)動(dòng)車、人的活動(dòng)等）下引起的 振動(dòng)，然后進(jìn)行譜分析，求出結(jié)構(gòu)自振特性。測(cè)點(diǎn)布置如圖7-1所示。2）

30、跑車實(shí)驗(yàn)：采用2輛280kN的載重汽車，并排分別以20km/h和40km/h的車速沿橋中 心線勻速行駛過(guò)橋，測(cè)量橋梁跨中的動(dòng)應(yīng)變響應(yīng)，動(dòng)應(yīng)變測(cè)點(diǎn)布置見(jiàn)圖7-2。3）剎車實(shí)驗(yàn)：采用一輛重280kN的載重汽車分別以20km/h的車速在控制截面處剎車，測(cè) 量橋梁跨中的動(dòng)應(yīng)變響應(yīng)，動(dòng)應(yīng)變測(cè)點(diǎn)布置見(jiàn)圖7-2。4）跳車實(shí)驗(yàn)：采用一輛重280kN的載重汽車以20km/h的速度勻速駛過(guò)跨中截面處布置的 楔塊高度8cm），測(cè)量橋梁跨中的動(dòng)應(yīng)變響應(yīng)，動(dòng)應(yīng)變測(cè)點(diǎn)布置見(jiàn)圖7-2。在進(jìn)行跑車、剎車和跳車實(shí)驗(yàn)前，應(yīng)將實(shí)驗(yàn)車輛布置在動(dòng)應(yīng)力測(cè)試截面處，測(cè)出各截面的 靜載應(yīng)力水平，以與動(dòng)載實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。7.5實(shí)驗(yàn)工況動(dòng)

31、載實(shí)驗(yàn)工況見(jiàn)表7-1：項(xiàng)目工況測(cè)試內(nèi)容及車速脈動(dòng)實(shí)驗(yàn)1結(jié)構(gòu)自振頻率、振型、阻尼比跑車實(shí)驗(yàn)2結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)、動(dòng)應(yīng)變、動(dòng)態(tài)增量、車速20km/h3結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)、動(dòng)應(yīng)變、動(dòng)態(tài)增量、車速40km/h跳車實(shí)驗(yàn)跨中4結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)、動(dòng)應(yīng)變、動(dòng)態(tài)增量、障礙高8cm、車速20km/h剎車實(shí)驗(yàn)跨 中5結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)、動(dòng)應(yīng)變、動(dòng)態(tài)增量、車速20km/h表7-1動(dòng)載實(shí)驗(yàn)工況總匯7.6主要測(cè)試結(jié)果1）橋梁結(jié)構(gòu)的自振特性：頻率、阻尼比等；2）跑車、剎車、跑車情形下，橋梁結(jié)構(gòu)的動(dòng)應(yīng)變時(shí)程響應(yīng)曲線；3）隨車速和行車位置而變化的沖擊系數(shù)；8、實(shí)驗(yàn)人員安排、測(cè)試時(shí)間、業(yè)主協(xié)助內(nèi)容和主要實(shí)驗(yàn)設(shè)備8.1人員配備8.1.1靜載實(shí)驗(yàn)1 .撓度測(cè)試6人2.塔偏位、墩沉降測(cè)試2人3 .索力測(cè)試2人4.應(yīng)變測(cè)試4人5 .轉(zhuǎn)角測(cè)試1人6.車輛調(diào)度1人6.指揮1人7.臨時(shí)用工10人共技術(shù)人員：17人；臨時(shí)工：10人。8.1.2動(dòng)載實(shí)驗(yàn)1 .動(dòng)應(yīng)變2人2.振動(dòng)測(cè)試3人3.指揮1人共6人。8.1.3實(shí)驗(yàn)