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北京九通衢检测技术股份有限公司1 北京特希达交通基础设施顾问有限公司2 100044
摘要：为了研究空腹式混凝土板拱桥梁在使用过程中的结构性能与受力状况,选用桥梁静、动载试验对桥梁静力与动力性能进行实桥检测,结果表明:主要控制测点应变和挠度的校验系数均小于1，说明桥梁试验孔正截面结构强度及刚度满足公路-Ⅰ级设计荷载的使用要求；该桥主跨实测最大冲击系数为1.21，大于理论计算值1.12，表明该桥桥面平整度状况较差；实测频率值为2.74Hz，大于理论频率值2.30Hz，且二者比值为1.19，表明桥梁结构动力性能良好，桥梁的振动性能较好,实测其振动特性及变化规律与理论计算值基本相符。
关键词：空腹式，荷载试验，拱桥
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1 前 言
为及时掌握桥梁结构存在的质量缺陷，通过测定桥梁试验孔控制断面在试验静荷载作用下的应变和挠度，并与理论计算值比较，检验桥梁实际结构控制断面应变与挠度值是否与公路-Ⅰ级荷载标准要求相符。根据试验结果，对桥梁的整体结构强度、结构刚度、结构抗裂性进行评定，判断桥梁结构的实际承载能力。本次荷载试验桥梁为上承式空腹式板拱结构，于1996年建成通车，主跨跨径为80m，桥面全宽9.5m。
2 荷载试验
（1）静载试验
静力荷载试验结构校验系数ζ，是试验荷载作用下测点的实测弹性变位或应变值与相应的理论计算值的比值。ζ值小于1时，代表桥梁的实际状况要好于理论状况。
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式中：Se——试验荷载作用下主要测点的实测弹性变位或应变值；Ss——试验荷载作用下主要测点的理论计算变位或应变值。
根据《公路桥梁承载能力检测评定规程》（JTG/T J21-2011），采用荷载试验主要挠度和应变测点的校验系数ζ来评定结构的强度及刚度。各工况满载作用下，主要控制测点应变和挠度的校验系数均小于1，说明桥梁试验孔正截面结构强度及刚度满足公路-Ⅰ级设计荷载的使用要求。
（2）桥梁冲击系数测试
通过跑车试验，在梁底设置测试靶灯测点，测试跑车工况下梁底的动挠度并经过分析计算获得。本次动载试验选择主跨跨中位置布置测试靶灯。根据光电挠度仪采集的动挠度数据，通过处理、分析、计算可获得桥梁冲击系数实测值，不同工况下动挠度数据示例见图2-1。
该桥主跨实测最大冲击系数为1.21，大于理论计算值1.12，表明该桥桥面平整度状况较差，车辆冲击作用较大，不满足行车要求。
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图2-1 主跨1辆载重车40km/h时程曲线
（3）自振特性测试
将实测加速度信号经过软件分析，得到桥梁结构自振频率、阻尼比及振型。采用ANSYS分析软件得到桥梁结构竖向自振理论一阶频率为2.30Hz，一阶理论振型如图所示。
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图2-2 一阶理论振型图
通过对测得的振动信号进行自功率谱、互功率谱分析，可以得到桥梁结构的一阶频率为2.74Hz，采用半功率带宽法计算阻尼比为0.849%。实测波形图及频谱图如图所示。
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实测频率值均大于理论频率值，且二者比值为1.19，根据《公路桥梁承载能力检测评定规程》（JTG/T J21-2011）中的规定，评定标度为1，为良好的状态，表明该桥上部结构实际整体刚度大于理论刚度，结构动力性能良好。
3 桥梁结构承载能力检算
主跨结构承载能力检算结果详见表3-1所示。
表3-1 桥梁主跨内力计算结果
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经过承载能力检算，桥梁主跨实际承载能力满足《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2015）规范公路-Ⅰ级荷载的使用要求。
4 建议
根据以上试验检测结果，提出以下建议：
（1）主跨实际承载能力满足公路-Ⅰ级荷载的使用要求，但桥梁挠度校验系数达到了0.92，结构安全储备较低，若利用旧桥改造，建议采取适当加固措施，提高桥梁结构安全储备，确保桥梁结构安全。
（2）建议设计单位充分考虑现状桥梁结构形式、材质、病害情况、桥梁改建成本、后期运营成本等因素，综合各方意见，确定桥梁改造提升建设方案。
（3）主跨实测冲击系数偏大，若利用旧桥改造，建议重做桥面铺装，确保桥面平整度满足行车要求；同时依据定期检测报告，对存在外观病害进行维修处理。
参 考 文 献
1. 万仁勇.公路桥梁承载能力评估技术及发展趋势.科技经济导刊，2020，28（15）.44-45
2. 田园. 公路桥梁荷载试验过程控制要点分析.交通世界,2019,19.108-109
3. 曾凡奎. 在役空腹式混凝土板拱荷载试验.西安工业大学学报，2013，33（10）.818-824