某钢桁架桥荷载试验研究
摘要：钢桁架桥受力复杂,测试断面难以确定，易出现钢材疲劳破坏。为保证此类桥梁运营期安全，在竣工验收时应进行荷载试验。本次荷载试验前进行了检测鉴定和评估工作,用以评定桥梁的实际工作状态以及桥梁的承载性能是否符合设计。本文对动、静载试验加载方案进行了设计,然后进行现场试验,得到了此次静载试验的
校验系数,及桥梁振动数据，在此基础上对测试结果进行了理论分析。
关键字：钢桁架；荷载试验；应变分析；动载分析
中图分类号：c33 文献标识码：a 文章编号：
一、工程背景
某钢桁架全长226.24m，桥梁桥跨组合为5×30+61.2＋3×30m，起止桩号为k0+692.226～k0+918.446。主桥上部结构采用三桁下承式简支钢桁架梁桥，计算跨径为60m，引桥上部结构采用预应力混凝土先简支后连续简支箱梁，标准跨径30m。下部桥墩采用柱式墩，桩基础；桥台采用桩基接盖梁。桥面全宽25.5m，即0.5m（桁宽）＋0.5m（护栏）＋11m（行车道）+0.5m（护栏）+0.5m（桁宽）＋0.5m（护栏）＋11m（行车道）+0.5m（护栏），直线段横坡为2%。桥梁设计汽车荷载为公路—级，桥下通航等级为ⅴ级，通航净空为45×5m，设计通航水位2.66m。
二、模型建立
为了准确进行荷载试验，试验前进行了理论计算。本桥采用
midascivil程序进行了结构静力计算、活载效应计算及相应的加载效率的计算。
midas civil程序结构计算简图见下图：
图3-1 主桥计算模型
通过静载试验，测定桥梁结构的静应变、静挠度，以便确定桥梁的真实受力状态、使用性能。以此检验结构的实际工作性能、安全度，并对桥梁的实际承载力和实际刚度作出可靠评价。
三、静载试验分析
3.1 试验断面及加载车辆确定
经模型运算后，在公路一级荷载下最不利截面为跨中、支点。分为六种工况： 1）工况一：约l/2处中桁上弦杆最不利压力、中桁跨中挠度，8车；2）工况二：约l/2处边桁上弦杆下最不利压力、边桁跨中挠度，6车；3）工况三：约l/2处中桁处下弦杆最不利拉力，8车；4）工况四：约l/2处边桁处下弦杆最不利拉力，6车；5）工况五：中桁支点处斜腹杆最不利拉力、中桁约l/4挠度，8车；6）工况六：边桁支点处斜腹杆最不利拉力、边桁约l/4挠度，6车。
3.2静载结果分析
本次试验的应变测试通过在测试断面粘贴应变片，测得混凝土表面应变。考虑荷载横向分布系数并按平面假定推算出截面上最大应变值并与计算值比较。
该桥主桥各工况控制截面测点应变实测值与理论值比较，见下表。
表3-1 测点应变及校验系数表单位：με
注：“/”表示该测点残余变形远超过正常值，应变片可能位于微裂缝上，测试数据不可用。
由表3-1中数据可见，主桥工况一～六控制截面各测点应变校验系数除极个别测点稍大外，绝大部分测点实测应变均小于相应的理论计算值；绝大部分测点应变校验系数及各工况应变校验系数均值满足《公路旧桥承载能力鉴定方法（试行）》关于校验系数规定的范围（小于1.05），这表明结构的实际承载力能满足设计荷载使用要求，且有一定的安全储备；试验结构实测残余应变绝大部分均不大于20%，表明主桥结构在试验荷载作用下处于弹性工作状态。
四、动载测试结果分析
4.1试验过程
静载试验结束后，重新调整、安装动态仪器及设备。车辆居中行驶，行进至试验段以前将车速调准到要求值匀速通过。为了减少混凝土流变特性的影响，并使上次的振动恢复，间隔10分钟进行下一个工况，以确定其可靠性。
动载试验一般采用无障碍行车试验。即在桥面无任何障碍的情况下，用一辆载重汽车(总重约330kn)按对称情形，分别以20km/h、30km/h、40km/h和50km/h的速度驶过桥，测定桥跨结构在行车车辆荷载作用下的动力反应。
4.2自振测试结果
主桥自振特性测试频谱图、实测竖向一阶振型四视图如图4-1所示，用dhma2.51分析的自振频率、阻尼及振型特征说明。
表4-1 主桥实测自振频率与振型特征
图4-1 实测一阶竖弯振动四视图
图4-1 理论一阶竖弯振型图
主桥实测频率结果与理论计算频率比较见表4-1。从表中可以看出：实测值大于理论值，说明实际结构刚度大于理论计算刚度，结构刚度满足设计要求。
采用dhma2.51模态软件分析的实测振型，从图中可以看出竖向一阶振型主梁峰值出现在中跨l/2截面。由测试结果可知：该桥阻尼比较小，实测频率比理论频率大可知结构刚度较大结构振动衰减正常。
五、结论
由应变测试结果分析可知,测点实测应变均小于相应的理论计算值；测点应变校验系数及各工况应变校验系数均值满足《大跨径混凝土桥梁的试验方法》关于校验系数规定的范围（小于1.05），这表明主桥结构的实际承载力能满足公路ⅰ级荷载使用要求，且有一定的安全储备；试验结构实测残余应变绝大部分均不大于20%，表明桥梁结构在试验荷载作用下处于弹性工作状态。
实测一阶基频为3.32hz,理论一阶基频为2.07hz，实测值高于理论值，说明桥跨结构刚度满足要求；实测引桥上部结构振动阻尼系
数均较小，结构为小阻尼振动，阻尼比正常。
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作者简介：李灿（1986-）男，河北石家庄，工学硕士，桥梁结构分析
