董锐彬
广州广检建设工程检测中心有限公司，广州510150
摘要：广州某大桥于2000年6月26日建成通车，已有十几年的运营历史。随着车流量逐年增加，超载现象十分严重，大桥出现了不同程度的病害。针对该桥的病害情况，大桥管理部门于2010年对某大桥进行了维修加固处理。我公司近年对大桥进行动载试验，通过对维修加固后桥梁结构动力性能的测试，掌握桥梁维修加固措施的实施质量状况及加固后桥梁的工作状态，为评价桥梁维修加固效果提供依据。
关键词：桥梁结构；动载试验；自振频率；振型；模态分析；检测评价
一、工程概况
某大桥是广州市环城高速公路西南环上跨越珠江南航道的一座特大桥，大桥全长1084米，跨越主航道为76m+360m+76m的三跨连续自锚中承式钢管混凝土拱桥，跨越副航道为86m+160m+86m三跨连续预应力混凝土刚构桥，其余由6跨40m的T梁组成。
大桥主要技术标准如下：
桥面宽度：15.7m+1m+15.7m；
荷载标准：汽车—超20级，挂车—120级；
通航净空：主航道净高34m，净宽37m，一跨越过主航道；通航水位为7.0m；
地震烈度：7度震区，按8度设防。
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图1 大桥概貌
二、动力荷载试验
（1）动载试验目的
为了掌握加固后桥梁的工作状态，本次动力荷载试验拟通过脉动试验、行车试验测定桥梁作为一个整体结构在动力荷载作用下的结构自振特性和受迫振动特性，并通过与加固前桥梁的工作状态进行对比，为评价加固效果提供依据。
（2）动载试验方法
脉动试验是使用高灵敏度的传感器和放大器测量桥梁结构在环境振动作用下的振动，然后对其进行谱分析，求出结构自振特性的一种方法。
（3）动载测点布置
为了最大限度反映该桥的动力性能，试验中选取本桥L/4、L/2、L3/4及边跨L/2截面作为测试截面。每个测试截面设置1个竖向加速度传感器和1个水平向加速度传感器。
（4）计算模型简介
本次动力荷载试验结构分析采用桥梁结构专业分析软件MIDAS Civil建立空间杆系有限元模型，其中拱肋、纵横梁和立柱采用梁单元模拟，主跨吊杆采用桁架单元模拟；边界条件上，主拱和边拱在拱脚处都按固结处理。结构计算模型如图2所示，全桥整体分析共计建立节点3161个，单元5817个。
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图2 结构计算空间杆系模型
（5）试验结果
本次桥梁的自振特性采用脉动法进行测试，试验跨的结构振动数据曲线由各个速度传感器测得，各频谱分析如图4～图6所示，模态振型如图8~图15。实测桥梁的模态参数见表1。由频谱分析图及实测振型图可知，实测结构频率及振型状态与理论计算值基本吻合，表明实测结果与计算结果有良好的可靠性，相比于2009年加固前结构状态，本次第2阶和第5阶竖向振动频率分别提高3%和6%，表明加固后桥梁结构整体竖向刚度优于加固前。
表1 脉动试验结构自振特性测试结果
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图3 桥面1/2截面横向振动自谱分析图 图4 桥面1/2截面竖向振动自谱分析图
图5 主拱、桥面系面外同向对称横弯俯视图（1阶） 图6 实测第1阶水平振型图
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图7 主拱、桥面系面内反对称竖弯正面图（2阶）
图8 实测第2阶竖向振型图
三、结果分析
经对该桥动载试验全过程的观察及对试验结果的分析，表明实测结果与计算结果有良好的可靠性，相比于加固前结构状态，本次第2阶和第5阶竖向振动频率均有所改善，表明加固后桥梁结构整体竖向刚度优于加固前。
参考文献：
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