基于模态挠度的斜交桥静载试验数值方法

为了探讨不中断交通情况下进行桥梁静载试验的可行性,以斜交简支空心板桥龙山桥为研究对象,研究基于模态挠度的静载试验应用于斜交板桥承载力评估的计算精度问题。首先利用环境激励获得桥梁在运营状态下的模态参数,再采用附加质量法对桥梁模态振型进行质量归一化,计算桥梁的位移柔度矩阵,最后利用位移柔度矩阵和等效荷载分配的方法计算桥梁的模态挠度。建立龙山桥的有限元梁格计算模型,根据荷载试验规程设计了静载试验中载和偏载2个加载工况,利用龙山桥的前5阶模态参数计算位移柔度矩阵,预测桥梁在2个加载工况下各控制截面的模态挠度,并与有限元模型计算挠度和实测挠度相对比。结果表明:中载工况下模态挠度与计算挠度相比,相对误差均小于5%,控制截面最大计算相对误差为3.55%;偏载工况下模态挠度与计算挠度相比,相对误差均小于6%,控制截面最大相对误差为5.15%,能够满足工程精度要求;模态挠度能够有效代替桥梁静载试验的实测静载挠度,利用模态挠度评估桥梁承载力具有较强的有效性和可行性。

基于模态测试的装配式简支梁桥等效荷载试验方法研究

以高速公路16 m跨径装配式简支空心板梁桥为研究对象,提出基于模态测试的装配式简支梁桥等效荷载试验方法。首先在装配式简支空心板梁桥面安装加速度传感器,采集环境激励下主梁竖向振动加速度时程数据,利用随机子空间法(SSI)识别该简支空心板梁桥的实际频率和振型。利用桥梁施工图纸建立有限元模型并对实测振型质量归一化,识别得到桥梁的位移柔度矩阵。然后,设计桥梁静载试验加载方案,依据规范中静载试验加载效率要求确定由等效集中荷载组成的均匀荷载面等效试验荷载,预测该简支梁桥在等效试验荷载下的实际模态挠度,将有限元模型计算挠度与实测位移柔度矩阵预测的模态挠度进行比较,计算桥梁挠度校验系数,结合现行桥梁荷载试验规范评判桥梁刚度状况。验算结果表明:该装配式简支空心板梁桥满足设计承载要求;基于模态测试的等效荷载试验方法能够方便快捷地评估桥梁承载能力,只需测试桥梁的低阶模态即可获得简支梁桥较为准确的模态挠度;该方法无需长时间中断交通和大吨位加载车,具有经济方便、简单快捷的特点,在桥梁荷载试验评定的实际工程中具有广阔的应用前景。