橋梁結(jié)構(gòu)荷載試驗(yàn)

成橋動(dòng)力荷載試驗(yàn)三、橋梁動(dòng)載試驗(yàn)檢測(cè)項(xiàng)目和參數(shù)橋梁結(jié)構(gòu)動(dòng)力荷載試驗(yàn)的項(xiàng)目?jī)?nèi)容包括：檢驗(yàn)橋梁結(jié)構(gòu)在動(dòng)力荷載作用下的受迫振動(dòng)響應(yīng)，如橋梁結(jié)構(gòu)動(dòng)位移、動(dòng)應(yīng)力等動(dòng)力響應(yīng)，測(cè)試橋梁結(jié)構(gòu)的位移沖擊系數(shù)、應(yīng)力沖擊系數(shù)；測(cè)定橋梁結(jié)構(gòu)的自振特性，如結(jié)構(gòu)的自振頻率、振型和阻尼比等的脈動(dòng)試驗(yàn)或跳車激振試驗(yàn)；測(cè)定動(dòng)荷載本身的動(dòng)力特性，如動(dòng)力荷載的大小、自振頻率等。檢測(cè)方案進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)動(dòng)荷載之前，應(yīng)編寫(xiě)試驗(yàn)方案，其主要內(nèi)容包括：試驗(yàn)?zāi)康暮鸵罁?jù)；試驗(yàn)項(xiàng)目和主要測(cè)試參數(shù)，確定試驗(yàn)荷載工況，并設(shè)計(jì)測(cè)點(diǎn)布置圖，每一測(cè)點(diǎn)均應(yīng)有編號(hào)，給出測(cè)點(diǎn)布置圖；根據(jù)試驗(yàn)項(xiàng)目和要求，選擇試驗(yàn)儀器設(shè)備，計(jì)劃設(shè)備布置方案；制定試驗(yàn)日程，明確人員分工，使測(cè)試過(guò)程做到統(tǒng)一指揮，有序進(jìn)行；提出試驗(yàn)過(guò)程中需要業(yè)主配合的有關(guān)事項(xiàng)，如：聯(lián)系方式、提供電源、必要的腳手架和及時(shí)的交通管制等。儀器設(shè)備橋梁結(jié)構(gòu)振動(dòng)測(cè)試的測(cè)試傳感器，主要包括：應(yīng)變傳感器和振動(dòng)響應(yīng)傳感器。應(yīng)變傳感器可以采用和靜態(tài)應(yīng)變測(cè)試相同的應(yīng)變片，振動(dòng)響應(yīng)傳感器主要測(cè)試動(dòng)態(tài)位移、速度和加速度，采用的傳感器主要有加速度傳感器和拾振器。動(dòng)載試驗(yàn)常用的儀器、儀表的使用精度和測(cè)量范圍如表1所示。表1橋梁結(jié)構(gòu)動(dòng)載試驗(yàn)常用儀器及技術(shù)參數(shù)測(cè)量?jī)?nèi)容測(cè)量系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)備注儀器名稱適用范圍儀器名稱技術(shù)參數(shù)應(yīng)變電阻應(yīng)變計(jì)及動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀1、測(cè)量范圍：±10000με；2、頻率響應(yīng)：0-10kHz；3、可用于行車試驗(yàn)、跳車試驗(yàn)。1、由計(jì)算機(jī)與相應(yīng)軟件構(gòu)成的采集系統(tǒng)；2、磁帶記錄儀1、輸入電壓范圍0-±5（10)V；2、頻率響應(yīng)：0-5kHz；3、采樣頻率不低于1kHz；4、可監(jiān)視信號(hào)質(zhì)量可預(yù)埋或后裝光纖應(yīng)變計(jì)及調(diào)制解調(diào)器1、測(cè)量范圍：±10000με；2、頻率響應(yīng)：0-10kHz；3、可用于行車試驗(yàn)、跳車試驗(yàn)。位移電阻應(yīng)變式位移計(jì)及動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀1、測(cè)量范圍：±10000με；2、頻率響應(yīng)：0-10kHz；3、可用于行車試驗(yàn)、跳車試驗(yàn)。接觸式測(cè)量，需要表架光電位移測(cè)量裝置1、測(cè)量距離：500m；2、測(cè)量范圍：±2.5m（當(dāng)最大測(cè)距時(shí)）；3、頻率響應(yīng)：20kHz；4、可用于行車試驗(yàn)、跳車試驗(yàn).非接觸式測(cè)量動(dòng)力特性參數(shù)磁電式拾振器及放大器1、測(cè)量范圍：位移±20m;加速度±20g；2、頻率響應(yīng)：0.3-20kHz；3、可用于行車試驗(yàn)、跳車脈動(dòng)試驗(yàn)。應(yīng)變式加速度計(jì)及動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀1、測(cè)量范圍：±0.5g；2、頻率響應(yīng)：0-100Hz；3、可用于行車試驗(yàn)、跳車試驗(yàn)。壓電式加速度計(jì)及電荷放大器1、測(cè)量范圍：±100g；2、頻率響應(yīng)：0.5-1kHz；3、可用語(yǔ)行車試驗(yàn)、跳車試驗(yàn)。伺服式加速度計(jì)放大器1、測(cè)量范圍：±0.5g；2、頻率響應(yīng)：0-100Hz；3、可用于行車試驗(yàn)、跳車、脈動(dòng)試驗(yàn)。作業(yè)指導(dǎo)書(shū)橋梁結(jié)構(gòu)振動(dòng)測(cè)試的目的橋梁結(jié)構(gòu)的動(dòng)載測(cè)試是研究橋梁結(jié)構(gòu)的自振特性和車輛動(dòng)力荷載與結(jié)構(gòu)的耦合振動(dòng)特性，是判斷橋梁結(jié)構(gòu)運(yùn)營(yíng)狀況和承載能力的重要指標(biāo)。準(zhǔn)備工作動(dòng)載試驗(yàn)前，首先應(yīng)按照試驗(yàn)方案進(jìn)行準(zhǔn)備工作，其內(nèi)容主要包括：搜集與試驗(yàn)橋梁有關(guān)的設(shè)計(jì)資料和圖紙，詳細(xì)研究確定試驗(yàn)荷載；現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查橋上和連接線線路狀況、線路容許速度和車量實(shí)際過(guò)橋速度；了解有關(guān)試驗(yàn)部位情況，確定導(dǎo)線布置和布線方案以及儀器安放位置的確定；對(duì)擬開(kāi)展試驗(yàn)的項(xiàng)目和測(cè)試點(diǎn)，進(jìn)行理論分析計(jì)算，得出試驗(yàn)荷載作用下結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、位移及自振頻率，以便與實(shí)測(cè)值進(jìn)行比較分析。測(cè)點(diǎn)布置振型測(cè)點(diǎn)布置：事先了解理論振型，測(cè)點(diǎn)數(shù)目要足以連接曲線并盡可能布置在控制斷面上。選擇合適的參考點(diǎn)（將一個(gè)拾振器放在參考點(diǎn)上，始終不動(dòng)），分批移動(dòng)其他拾振器到所有測(cè)點(diǎn)上，使用的測(cè)點(diǎn)越多，可以測(cè)到的振型階數(shù)就越多。動(dòng)應(yīng)變測(cè)點(diǎn)布置：可以使用靜態(tài)應(yīng)變測(cè)試用的應(yīng)變片，動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)試點(diǎn)一般選擇在應(yīng)變響應(yīng)最大位置，如：支座頂板以及跨中底板。動(dòng)位移（加速度）測(cè)點(diǎn)布置：橋梁結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)位移測(cè)試包括豎向位移及橫向位移，一般測(cè)點(diǎn)選擇在位移響應(yīng)最大位置，如跨中位置。測(cè)試工作跑車試驗(yàn)進(jìn)行跑車試驗(yàn)前，應(yīng)使用跑車試驗(yàn)車輛進(jìn)行相應(yīng)的靜態(tài)試驗(yàn)，將車輛放置在測(cè)點(diǎn)響應(yīng)測(cè)點(diǎn)最大位置，記錄車輛的最大靜態(tài)應(yīng)變和位移值，以便和動(dòng)態(tài)響應(yīng)值進(jìn)行比較，計(jì)算沖擊系數(shù)。跑車試驗(yàn)的試驗(yàn)荷載，一般采用接近于檢算荷載（標(biāo)準(zhǔn)荷載）重車的單輛載重汽車來(lái)充當(dāng)。試驗(yàn)時(shí)，讓單輛載中汽車分偏載和中載兩種情形，以不同車速勻速通過(guò)橋跨結(jié)構(gòu)，測(cè)定橋跨結(jié)構(gòu)主要控制截面測(cè)點(diǎn)的動(dòng)應(yīng)力和動(dòng)撓度時(shí)間歷程響應(yīng)曲線。每個(gè)速度測(cè)試至少兩次，跑車速度一般定為：10km/h，20km/h，30Km/h，40km/h，50km/h，60km/h。實(shí)際試驗(yàn)速度應(yīng)根據(jù)橋梁現(xiàn)場(chǎng)情況確定，在車輛上安排一個(gè)試驗(yàn)人員，準(zhǔn)確記錄跑車的實(shí)際運(yùn)行速度。跑車試驗(yàn)主要記錄車輛在橋上移動(dòng)時(shí)的振動(dòng)應(yīng)變和振動(dòng)位移、速度和加速度，每次記錄應(yīng)待橋梁振動(dòng)基本衰減完成為止。跳車試驗(yàn)跳車激振的試驗(yàn)荷載，一般采用近于檢算荷載（標(biāo)準(zhǔn)荷載）重車的單輛載重汽車來(lái)充當(dāng)。在位移響應(yīng)最大位置放置一塊高10cm的梯形木楔，車輛以10km/h速度通過(guò)木楔，記錄橋梁的動(dòng)應(yīng)變和動(dòng)位移響應(yīng)，跳車試驗(yàn)的動(dòng)力響應(yīng)與車輛的運(yùn)行速度和木楔的位置有關(guān)。剎車試驗(yàn)剎車試驗(yàn)是測(cè)定車輛在橋上緊急制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的響應(yīng)，用以測(cè)定橋梁承受活載水平力性能。剎車試驗(yàn)是以行進(jìn)車輛突然停止作為激振源，車輛以不同速度停在預(yù)定位置，記錄動(dòng)態(tài)應(yīng)變和位移（加速度）響應(yīng)，通過(guò)頻譜分析可以得到相應(yīng)的強(qiáng)迫振動(dòng)頻率、結(jié)構(gòu)阻尼參數(shù)。脈動(dòng)試驗(yàn)脈動(dòng)試驗(yàn)是指在橋面無(wú)任何交通荷載以及橋址附近無(wú)規(guī)則振源的情況下，測(cè)定橋跨結(jié)構(gòu)由于橋址處風(fēng)荷載、地脈動(dòng)、水流等隨機(jī)荷載激振而引起的橋跨結(jié)構(gòu)微小振動(dòng)響應(yīng)。脈動(dòng)測(cè)試主要記錄橋梁的脈動(dòng)加速度響應(yīng)，可以進(jìn)行振動(dòng)模態(tài)（振型）分析和結(jié)構(gòu)自振特性分析，脈動(dòng)測(cè)試時(shí)間一般較長(zhǎng)，每測(cè)點(diǎn)記錄時(shí)間一般不少于30分鐘。通過(guò)頻譜分析可以得到結(jié)構(gòu)的自振頻率和結(jié)構(gòu)阻尼，結(jié)合跳車、跑車和剎車試驗(yàn)的測(cè)試數(shù)據(jù)，可以得到更加準(zhǔn)確的結(jié)構(gòu)自振頻率和阻尼參數(shù)。動(dòng)荷載本身的動(dòng)力特性的測(cè)定主要測(cè)定引起橋梁震動(dòng)的作用力或振源特性，如激振車輛的振動(dòng)特性，主要測(cè)試車輛的荷載重量和車輛的振動(dòng)頻率。車輛重量可以通過(guò)電子地磅直接得到車輛的各軸軸重，車輛的振動(dòng)固有頻率可通過(guò)采集汽車本身的振動(dòng)響應(yīng)通過(guò)頻譜分析得到。注意事項(xiàng)振動(dòng)測(cè)試應(yīng)盡量測(cè)定橋梁響應(yīng)的位移值和加速度值，減少使用微積分電路，以提高測(cè)量精度；試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集使用的采樣頻率應(yīng)選擇得當(dāng)，在脈動(dòng)測(cè)試時(shí)可以使用較高的采樣頻率（如：500hz），在車輛激振試驗(yàn)時(shí)選擇較低的采樣頻率（如：100hz）。數(shù)據(jù)分析和評(píng)定橋梁結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特性，如：結(jié)構(gòu)的固有頻率、振型級(jí)阻尼等，只與結(jié)構(gòu)本身的固有性質(zhì)有關(guān)（如：結(jié)構(gòu)的組成形式、剛度、質(zhì)量分布和材料特性等），而與荷載等其他條件無(wú)關(guān)。結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性是結(jié)構(gòu)振動(dòng)系統(tǒng)的基本特性，是進(jìn)行結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析所必須的參數(shù)。1、行車試驗(yàn)的動(dòng)力試驗(yàn)荷載效率系數(shù)可按下式計(jì)算：式中：—?jiǎng)恿υ囼?yàn)荷載作用下控制截面最大內(nèi)力或變位計(jì)算值；—標(biāo)準(zhǔn)汽車荷載作用下控制截面最大內(nèi)力或變位計(jì)算值（不計(jì)汽車荷載沖擊系數(shù)）。2、活載沖擊系數(shù)（即動(dòng)力系數(shù)）實(shí)測(cè)的活載動(dòng)力增大系數(shù)（1+），可根據(jù)測(cè)記的測(cè)點(diǎn)動(dòng)撓度或動(dòng)應(yīng)變時(shí)間歷程曲線進(jìn)行整理分析，按下式計(jì)算：式中：—在動(dòng)力荷載作用下該測(cè)點(diǎn)最大撓度（或應(yīng)變）值；—相應(yīng)的靜載作用下該測(cè)點(diǎn)最大撓度（或應(yīng)變）值。式中：為與相應(yīng)的最小撓度值（或應(yīng)變值）。不同部位的沖擊系數(shù)是不同的，一般情況，梁橋主要測(cè)試最大位移處或最大應(yīng)變處的位移或應(yīng)變沖擊系數(shù)；斜拉橋和懸索橋測(cè)試吊點(diǎn)和加勁梁節(jié)段中點(diǎn)部位的沖擊系數(shù)；而鋼桁梁橋應(yīng)分別測(cè)試弦桿、腹桿、縱梁、橫梁的沖擊系數(shù)、實(shí)測(cè)的活載沖擊系數(shù)可按下式計(jì)算： 式中：、的意義同上。根據(jù)不同車速的活載沖擊系數(shù)或動(dòng)力增大系數(shù)，繪制活載沖擊系數(shù)或動(dòng)力增大系數(shù)與車速的關(guān)系曲線，并求出活載沖擊系數(shù)的最大值。實(shí)測(cè)的活載沖擊系數(shù)應(yīng)滿足下列條件：式中：—設(shè)計(jì)采用的沖擊系數(shù)；—行車試驗(yàn)實(shí)測(cè)的最大沖擊系數(shù)；—?jiǎng)恿υ囼?yàn)荷載效率。3、結(jié)構(gòu)自振頻率橋梁結(jié)構(gòu)的自振頻率可以根據(jù)橋梁跳車激振試驗(yàn)的測(cè)點(diǎn)余振響應(yīng)信號(hào)分析而得，也可根據(jù)脈動(dòng)試驗(yàn)測(cè)記的測(cè)點(diǎn)隨機(jī)振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)分析而得，還可根據(jù)行車試驗(yàn)測(cè)記的測(cè)點(diǎn)動(dòng)撓度或動(dòng)應(yīng)變余振曲線分析而得，主要分析方法是：頻譜分析技術(shù)，對(duì)各點(diǎn)測(cè)得的加速度響應(yīng)（或速度、位移響應(yīng)）進(jìn)行自功率譜分析，讀出功率譜密度值最大位置對(duì)應(yīng)的頻率值。對(duì)跳車激振試驗(yàn)，當(dāng)激振荷載對(duì)結(jié)構(gòu)振動(dòng)具有附加質(zhì)量影響時(shí)，可按下式計(jì)算結(jié)構(gòu)自振頻率：式中：—結(jié)構(gòu)的自振頻率；—有附加質(zhì)量影響的實(shí)測(cè)自振頻率；—結(jié)構(gòu)在激振處的換算質(zhì)量；—附加質(zhì)量。4、橋梁結(jié)構(gòu)的阻尼比結(jié)構(gòu)阻尼比可根據(jù)跳車激振試驗(yàn)或行車試驗(yàn)測(cè)記的測(cè)點(diǎn)余振相應(yīng)信號(hào)（振動(dòng)衰減曲線），按下式進(jìn)行計(jì)算：式中：—測(cè)點(diǎn)阻尼比；—在振動(dòng)衰減曲線上量取的波形數(shù)；—在振動(dòng)衰減曲線上量取的第i個(gè)波形的幅值；—在振動(dòng)衰減曲線上量取的第i+m個(gè)波形的幅值。使用這種方法對(duì)于測(cè)得的振動(dòng)響應(yīng)曲線比較平滑時(shí)，具有較好的精度，而對(duì)于干擾較大的振動(dòng)曲線則精度較差。橋梁結(jié)構(gòu)阻尼比也可根據(jù)頻譜分析得出的測(cè)點(diǎn)自功率譜圖，用半功率點(diǎn)帶寬按下式計(jì)算：式中：—第i階自振頻率相應(yīng)的半功率點(diǎn)帶寬，即0.707倍功率譜峰值所對(duì)應(yīng)的頻率差。—第i階自振頻率。四、實(shí)例分析喬木灣樂(lè)安河大橋?yàn)榻魇≯蛾?yáng)至余干二級(jí)公路新建工程上的一座大橋，里程樁號(hào)：K7+035.92~K7+684處，主橋跨徑布置為：60+60米，橋型采用預(yù)應(yīng)力砼單T剛構(gòu)，懸臂拼裝施工，主橋截面為單箱單室箱梁，梁高為2.1米～4.2米變截面。橋?qū)?2米，橫向布置：0.25米（欄桿）+1.25米（人行道）+9米（行車道）+1.25米（人行道）+0.25米（欄桿），橋面橫坡為行車道雙向1.5%。橋梁設(shè)計(jì)荷載：汽車－超20級(jí)，掛車－120級(jí)，人群3.5kN/m2。受大橋業(yè)主委托，于2006年5月底華東交通大學(xué)土木建筑學(xué)院橋梁工程研究所對(duì)大橋進(jìn)行了成橋動(dòng)靜荷載試驗(yàn)。（一）、靜載試驗(yàn)檢測(cè)1、試驗(yàn)?zāi)康募耙罁?jù)本次試驗(yàn)屬橋梁驗(yàn)收前的橋梁驗(yàn)收荷載試驗(yàn)（基本荷載試驗(yàn)），其目的是通過(guò)檢測(cè)來(lái)評(píng)定該橋是否達(dá)到設(shè)計(jì)所要求的承載能力，判斷結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度是否滿足設(shè)計(jì)。本次試驗(yàn)主要依據(jù)以下規(guī)范及文件(1)、《橋梁設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTJ021-89）；(2)、《大跨度混凝土橋梁試驗(yàn)方法》（1982.10，柏林）；(3)、《公路舊橋承載能力鑒定方法》（1988，北京）；(4)、公路橋梁承載能力檢測(cè)評(píng)定規(guī)程（征求意見(jiàn)稿），2003年4月(5)、設(shè)計(jì)部門提供的有關(guān)設(shè)計(jì)圖紙及有關(guān)的理論數(shù)據(jù)。2、主要試驗(yàn)內(nèi)容根據(jù)橋梁的實(shí)際結(jié)構(gòu)形式及相關(guān)的規(guī)范要求，本次試驗(yàn)主要為基本動(dòng)靜荷載試驗(yàn)。試驗(yàn)以主橋的主跨連續(xù)箱梁為重點(diǎn)測(cè)試對(duì)象，按設(shè)計(jì)部門提供的有關(guān)資料及結(jié)構(gòu)分析結(jié)果，橋梁測(cè)試的主要內(nèi)容包括：測(cè)試橋梁在設(shè)計(jì)車荷作用下，橋梁的縱向變形撓度曲線和扭轉(zhuǎn)變位特性，以評(píng)定橋梁是否滿足剛度要求；測(cè)試一側(cè)主跨相應(yīng)控制截面上的控制點(diǎn)，在設(shè)計(jì)車荷作用下的應(yīng)變和應(yīng)力，以評(píng)定橋梁上部結(jié)構(gòu)是否滿足強(qiáng)度要求；測(cè)試在分級(jí)加載以及卸載情況下，橋梁有關(guān)點(diǎn)上的應(yīng)變和撓度變化規(guī)律，以及殘余應(yīng)變和撓度，以評(píng)定橋梁工作狀態(tài)下的彈性力學(xué)性能；測(cè)試橋梁結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性及活載沖擊系數(shù)；檢測(cè)橋梁應(yīng)力較大部位是否有裂縫，若發(fā)現(xiàn)裂縫測(cè)定裂縫的寬度、長(zhǎng)度、位置和方向，并測(cè)定在加載過(guò)程中裂縫的變化情況，以測(cè)定橋梁的受載性能和施工質(zhì)量。3、測(cè)點(diǎn)布置撓度測(cè)點(diǎn)布置撓度測(cè)點(diǎn)共13個(gè)，布點(diǎn)位置為：沿縱橋向人行道一側(cè)布置，8＃～10＃墩之間均勻布置13個(gè)測(cè)點(diǎn)；另外在測(cè)試橋梁以外，設(shè)置零撓度測(cè)點(diǎn)作為基準(zhǔn)參考點(diǎn)。各測(cè)點(diǎn)的具體布置位置詳見(jiàn)圖1所示。測(cè)點(diǎn)編號(hào)分別為：M0~M13，其中M0為基準(zhǔn)參考點(diǎn)。圖1豎向撓度測(cè)點(diǎn)位置布置示意圖應(yīng)變測(cè)點(diǎn)布置由于結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性，本次試驗(yàn)對(duì)其中的一個(gè)主跨進(jìn)行應(yīng)變測(cè)試，共有三個(gè)應(yīng)變測(cè)試截面，分別為主跨的跨中截面、1/4跨截面及9#墩處主梁截面。其中主跨跨中截面及1/4跨截面底板各布設(shè)4個(gè)測(cè)點(diǎn)；9#墩處主梁截面頂板布設(shè)4個(gè)測(cè)點(diǎn)，中性軸位置布設(shè)剪應(yīng)變測(cè)點(diǎn)2個(gè)（2個(gè)應(yīng)變花）。共計(jì)12個(gè)正應(yīng)變測(cè)點(diǎn)、2個(gè)剪應(yīng)變（應(yīng)變花）測(cè)點(diǎn)，以及三個(gè)補(bǔ)償片。本次試驗(yàn)總共需要21個(gè)應(yīng)變片。測(cè)點(diǎn)布置如圖2～圖5所示。 圖2全橋縱向應(yīng)變測(cè)點(diǎn)截面位置布置圖圖3B-B截面應(yīng)變測(cè)點(diǎn)布置圖圖4A-A截面應(yīng)變測(cè)點(diǎn)布置圖圖圖5C-C截面應(yīng)變測(cè)點(diǎn)布置圖4、試驗(yàn)荷載工況根據(jù)本次試驗(yàn)的主要測(cè)試內(nèi)容，按照荷載效應(yīng)等效、保證荷載效率系數(shù)大于80%小于105%的要求，進(jìn)行試驗(yàn)荷載布置，試驗(yàn)荷載共用5輛30噸重車，車荷布置附圖所示，車荷最不利布置荷載效率系數(shù)如表1所示，試驗(yàn)按以下工況進(jìn)行：工況一：按跨中截面最大正彎矩對(duì)稱布載，分三級(jí)加載；荷載級(jí)別分別為60T、120T、150T；工況二：按跨中截面最大正彎矩偏向布載，分二級(jí)加載；荷載級(jí)別分別為60T、150T；工況三：按跨中截面最大豎向撓度對(duì)稱布載，分二級(jí)加載；荷載級(jí)別分別為60T、150T；工況四：按1/4跨截面最大正彎矩對(duì)稱布載，分二級(jí)加載；荷載級(jí)別分別為60T、150T；工況五：按9#墩處主梁最大負(fù)彎矩對(duì)稱布載，分二級(jí)加載：荷載級(jí)別分別為60T、150T；工況六：按9＃墩處主梁最大剪力對(duì)稱布載，分二級(jí)加載；荷載級(jí)別分別為90T、150T；工況七：按最大撓度處兩輛車對(duì)稱布載，荷載級(jí)別為60T；（為了與振動(dòng)響應(yīng)對(duì)比分析沖擊系數(shù)）；表1車荷最不利布置荷載效率系數(shù)表截面特性標(biāo)準(zhǔn)荷載理論值試驗(yàn)荷載計(jì)算值效率系數(shù)跨中彎矩（kN·m）62506310101％跨中撓度（mm）8.348.39101％1/4跨彎矩（kN·m）82308640105％9#墩處負(fù)彎矩（kN·m）259002350091％9#墩處最大剪力（kN）1570151096％最大撓度（mm）（兩輛車）5.14.894%*注：需要指出的是實(shí)際汽車荷載的軸距及重量均與規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)車有出入，所以荷載效率系數(shù)普遍偏高5、試驗(yàn)結(jié)果及分析（1）撓度測(cè)試結(jié)果表2列出了工況一在各級(jí)荷載作用下的各測(cè)點(diǎn)位移值，位移隨荷載的變化規(guī)律以及撓度曲線形狀符合理論計(jì)算結(jié)果，試驗(yàn)校驗(yàn)系數(shù)均小于1，跨中位移殘余變形為0.35mm，與最大位移比較占4.4%，小于20％，彈性恢復(fù)良好，說(shuō)明橋梁在彈性范圍工作。其他工況各測(cè)點(diǎn)位移效驗(yàn)系數(shù)均小于1，同樣，卸載后各測(cè)點(diǎn)的殘余變形也很小，均小于20％。從偏載工況與中載工況結(jié)果可知，橋梁存在一定的偏載效應(yīng)，M3測(cè)點(diǎn)最大位移處（M3測(cè)點(diǎn)）偏載增大系數(shù)約為0.105。各跨實(shí)測(cè)最大活載撓度與計(jì)算跨徑比均遠(yuǎn)小于1/600，說(shuō)明結(jié)構(gòu)的豎向剛度滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范的要求，相對(duì)殘余變形撓度均小于20％。說(shuō)明橋梁在試驗(yàn)荷載作用下處于彈性工作狀態(tài)。測(cè)點(diǎn)一級(jí)荷載/mm三級(jí)荷載/mm三級(jí)荷載理論值/mm卸載/mm縱向坐標(biāo)（m）編號(hào)0M1000010M2-2.67-5.65-6.08-0.0520M3-4.54-8.79-9.32-0.1330M4-4.40-7.99-8.39-0.3540M5-2.68-4.69-4.81-0.4250M6-1.02-1.45-1.56-0.0160M7-0.07-0.01-0.03-0.0670M80.290.320.580.04580M90.460.700.950.18390M100.590.781.100.241100M110.450.630.980.123110M120.240.310.500.087120M130.19-0.200.00-0.073表2工況一各級(jí)荷載作用下豎向撓度試驗(yàn)結(jié)果與理論值比較表圖7工況一各級(jí)加載豎向撓度測(cè)試結(jié)果及理論值（2）、應(yīng)變測(cè)試結(jié)果得出了各工況試驗(yàn)荷載作用下，箱梁各測(cè)試斷面應(yīng)力與相應(yīng)的理論計(jì)算值、結(jié)構(gòu)效驗(yàn)系數(shù)及殘余應(yīng)變值。表5列出了工況一跨中截面的應(yīng)力結(jié)果，在靠近底板的腹板位置使用電阻應(yīng)變片測(cè)試，標(biāo)距80mm，電阻值為120歐姆，靈敏度系數(shù)為2.00，為保證測(cè)試的準(zhǔn)確，每個(gè)測(cè)點(diǎn)布置兩片應(yīng)變片，實(shí)測(cè)最大正應(yīng)力為1.017MPa，與理論值相比較的效驗(yàn)系數(shù)為0.848，殘余應(yīng)變?yōu)?.4%，說(shuō)明主梁在最不利荷載工況（工況一）作用下處于彈性工作狀態(tài)。由試驗(yàn)所測(cè)數(shù)據(jù)分析可見(jiàn)：由實(shí)測(cè)的應(yīng)變數(shù)據(jù)換算成混凝土應(yīng)力，實(shí)測(cè)值均小于理論計(jì)算結(jié)果，結(jié)構(gòu)效驗(yàn)系數(shù)在0.315~0.972之間，表明結(jié)構(gòu)的實(shí)際承載能力滿足設(shè)計(jì)要求；測(cè)試斷面混凝土殘余應(yīng)力與總應(yīng)力之比均小于20％。從結(jié)構(gòu)應(yīng)變測(cè)試結(jié)果同樣表明在試驗(yàn)荷載作用下結(jié)構(gòu)處于彈性工作狀態(tài)。表3工況一各級(jí)荷載作用下應(yīng)力測(cè)試結(jié)果及理論值表（MPa）應(yīng)變片編號(hào)一級(jí)二級(jí)三級(jí)全卸實(shí)測(cè)值理論值校驗(yàn)系數(shù)實(shí)測(cè)值理論值校驗(yàn)系數(shù)實(shí)測(cè)值理論值校驗(yàn)系數(shù)實(shí)測(cè)值卸載（%）A1-0.143-0.2210.647-0.324-0.7770.417-0.912-1.2000.760-0.0677.3A2-0.135-0.2210.611-0.280-0.7770.360-1.017-1.2000.848-0.0656.4A3-0.168-0.2210.760-0.245-0.7770.315-1.005-1.2000.838-0.0606.0A4-0.155-0.2210.701-0.350-0.7770.450-0.998-1.2000.832-0.0353.5B7-0.170-0.3100.549-0.275-0.6490.424-0.675-0.7870.857-0.0355.2B8-0.135-0.3100.436-0.311-0.6490.479-0.660-0.7870.838-0.0152.3B9-0.170-0.3100.549-0.350-0.6490.539-0.648-0.7870.823-0.0456.9B10-0.170-0.3100.549-0.299-0.6490.461-0.636-0.7870.808-0.0253.9C1-0.312-0.7190.434-0.516-1.1000.469-0.774-1.1590.668-0.0577.4C2-0.321-0.7190.446-0.583-1.1000.530-0.713-1.1590.615-0.0081.1C3-0.349-0.7190.485-0.544-1.1000.495-0.712-1.1590.614-0.0456.3C4-0.325-0.7190.452-0.578-1.1000.525-0.706-1.1590.609-0.0091.3（二）、動(dòng)載試驗(yàn)檢測(cè)1、動(dòng)載測(cè)試內(nèi)容和方法橋梁結(jié)構(gòu)的振動(dòng)測(cè)試主要測(cè)試橋梁結(jié)構(gòu)的振動(dòng)固有頻率、阻尼比和動(dòng)力系數(shù)，它反映了結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性，是進(jìn)行結(jié)構(gòu)動(dòng)力計(jì)算的基礎(chǔ)，其中自振固有頻率也間接的反映了結(jié)構(gòu)的剛度，而阻尼比則反映了結(jié)構(gòu)對(duì)振動(dòng)的衰減能力。高靈敏度拾振動(dòng)器本次試驗(yàn)同時(shí)采用BJQN-4D型橋梁撓度儀以及振動(dòng)信號(hào)采集系統(tǒng)DH5932配合高靈敏度拾振器兩套設(shè)備，采集結(jié)構(gòu)在環(huán)境激勵(lì)振動(dòng)速度信號(hào)，以及車車輛以不同速度通過(guò)橋梁時(shí)的振動(dòng)響應(yīng)，并采集橋梁主要控制點(diǎn)的位移時(shí)程曲線。使用速度信號(hào)，通過(guò)頻譜分析計(jì)算結(jié)構(gòu)的自振頻率以及結(jié)構(gòu)振動(dòng)模態(tài)阻尼，使用位移時(shí)程曲線計(jì)算汽車通過(guò)時(shí)的動(dòng)力系數(shù)。動(dòng)態(tài)測(cè)試系統(tǒng)如圖1所示。高靈敏度拾振動(dòng)器圖1動(dòng)態(tài)測(cè)試分析系統(tǒng)示意圖信號(hào)采集分析系統(tǒng)信號(hào)采集分析系統(tǒng)計(jì)算分析軟件電荷放大儀器2、測(cè)試結(jié)果分析本次試驗(yàn)分別使用無(wú)障礙勻速激振和環(huán)境激振兩種方法，分別分析橋梁的振動(dòng)特性。試驗(yàn)采用一輛30T汽車，以不同速度勻速通過(guò)大橋。使用3個(gè)高靈敏度拾振器，分別布置在主跨近跨中、近中墩的四分之一跨及另一主跨近跨中位置，分別編號(hào)為1、2、3，使用振動(dòng)速度信號(hào)分析結(jié)構(gòu)的振動(dòng)頻率和阻尼比。采用橋梁撓度儀測(cè)試得到的動(dòng)態(tài)撓度信號(hào)，并與相應(yīng)的靜態(tài)信號(hào)比較分析各種工況下的沖擊系數(shù)。測(cè)試的主要響應(yīng)時(shí)間歷程和頻譜分析結(jié)果如圖2～4所示，從頻譜分析結(jié)果可以計(jì)算得到結(jié)構(gòu)的固有振動(dòng)頻率和阻尼比，前4階振動(dòng)模態(tài)頻率及模態(tài)阻尼比分析結(jié)果如表2所示。實(shí)測(cè)結(jié)果均比理論計(jì)算值大，說(shuō)明橋梁的結(jié)構(gòu)剛度比設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)剛度大，這也說(shuō)明了施工質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求。應(yīng)該指出的是本次試驗(yàn)只得到了橋梁的前兩級(jí)振動(dòng)模態(tài)，這表明車輛運(yùn)行及環(huán)境振動(dòng)主要由橋梁的前兩級(jí)模態(tài)參與振動(dòng)。表2振動(dòng)特性實(shí)測(cè)值與理論值比較表階數(shù)實(shí)測(cè)自振頻率（Hz）理論值（Hz）理論/實(shí)測(cè)阻尼比（％）12.1731.7950.8261.89123.0352.7380.9021.9353-3.343--4-5.610--采用BJQN-4D型橋梁撓度儀，測(cè)得橋梁在最不利位置布置兩輛車時(shí)