南盘江大桥结构检测和承载能力评估

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1、南盘江大桥结构检测和南盘江大桥结构检测和承载能力评估承载能力评估上海同济建设工程质量检测站上海同济建设工程质量检测站20082008年年7 7月月 大桥概况大桥概况悬索桥结构，主缆平行高强镀锌钢丝束（悬索桥结构，主缆平行高强镀锌钢丝束（19199797根根55钢丝，直径钢丝，直径240mm240mm），岩锚；主跨），岩锚；主跨240m240m，钢桁架加劲梁（，钢桁架加劲梁（23423412122.7m2.7m）全桥）全桥共共3939对吊杆（对吊杆（6161根根77钢丝）。钢筋混凝土桥面板和现浇层桥面混凝钢丝）。钢筋混凝土桥面板和现浇层桥面混凝土。钢筋混凝土桥塔。设计荷载为汽车超土。钢筋混凝土桥

2、塔。设计荷载为汽车超2020，挂，挂120120，人群荷载，人群荷载为为3kN/m3kN/m2 2。 19981998年年1111月建成月建成 2003 2003年被判为危桥年被判为危桥 并大修、加固并大修、加固 现单向通行开放交通现单向通行开放交通 车辆过桥桥梁明显振动车辆过桥桥梁明显振动项目综述项目综述静、动力计算静、动力计算实测静、动响应和特性参实测静、动响应和特性参数数线型测量线型测量索力、吊杆力索力、吊杆力 外观检查外观检查 无损检测无损检测承载能力评估承载能力评估桥梁技术状态评桥梁技术状态评定定桥梁寿命预估桥梁寿命预估综合分析综合分析疲劳分析疲劳分析静载试验静载试验自振特性测定自振

3、特性测定动载试验动载试验交通量统计交通量统计适用性适用性安全性安全性耐久性耐久性1 1 南盘江大桥竣工图南盘江大桥竣工图1998.111998.112 2 公路桥涵设计通用规范公路桥涵设计通用规范JTG D60-2004JTG D60-2004，19891989版（合订本）版（合订本）3 3 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG D62-2004JTG D62-20044 4 公路养护技术规范公路养护技术规范JTJ073-96JTJ073-965 5 公路桥涵养护规范公路桥涵养护规范JTG H11-2004JTG H11-20046 6 公路旧

4、桥承载能力鉴定方法公路旧桥承载能力鉴定方法( (试行试行) 1988 ) 1988 北京北京7 7 钢结构设计规范钢结构设计规范GB50017-2003 GB50017-2003 88 参考文献：参考文献： 交通部交通部公路桥梁承载能力检测评定规程公路桥梁承载能力检测评定规程（送审稿）（送审稿）20042004检测、评估标准和依据检测、评估标准和依据1.1.桥梁线型测量桥梁线型测量2.2.主缆索力和吊杆力测定主缆索力和吊杆力测定3.3.外观检查和无损检测外观检查和无损检测4.4.桥梁技术状态评估桥梁技术状态评估桥梁技术状态检测和评估桥梁技术状态检测和评估1.1.桥梁线型测量桥梁线型测量 主缆（

5、主缆（L/8L/8断面）断面） 加劲梁（单侧加劲梁（单侧39392 2） 索塔（索塔（2 22 2塔）塔） 吊杆倾斜（吊杆倾斜（4 4组）组）桥梁技术状态检测和评估桥梁技术状态检测和评估1.1.桥梁线型测量桥梁线型测量 加劲梁高程数据结果加劲梁高程数据结果桥梁技术状态检测和评估桥梁技术状态检测和评估1.1.桥梁线型测量桥梁线型测量 主缆高程数据结果主缆高程数据结果桥梁技术状态检测和评估桥梁技术状态检测和评估1.1.桥梁线型测量桥梁线型测量 索塔数据结果索塔数据结果桥梁技术状态检测和评估桥梁技术状态检测和评估 桥塔塔顶坐标测量结果（单位：桥塔塔顶坐标测量结果（单位：m m） 坐标坐标 测测点点位

6、置位置 X X Y Y Z Z T1T1- -1 1 - -119.884119.884 - -0.074 0.074 23.95923.959 T1T1- -2 2 - -119.897119.897 - -12.079 12.079 23.96723.967 T2T2- -1 1 119.761119.761 - -0.042 0.042 23.97523.975 T2T2- -2 2 119.758119.758 - -12.074 12.074 23.97523.975 吊杆倾斜度测量结果（）吊杆倾斜度测量结果（）坐标坐标测点位置测点位置北侧北侧南侧南侧纵桥向纵桥向横桥向横桥向纵桥向纵

7、桥向横桥向横桥向5#5#吊杆吊杆1.451.450.090.091.211.21-0.17-0.1710#10#吊杆吊杆-1.05-1.050.190.19-1.83-1.830.260.2630#30#吊杆吊杆2.662.660.080.082.582.580.280.2835#35#吊杆吊杆-0.52-0.520.450.45-0.76-0.76-0.09-0.091.1.桥梁线型测量桥梁线型测量 吊杆倾斜数据结果吊杆倾斜数据结果桥梁技术状态检测和评估桥梁技术状态检测和评估2.2.主缆索力和吊杆力测定主缆索力和吊杆力测定 主缆（主缆（2 22 2背索）背索） 长吊杆（长吊杆（10104 4

8、）桥梁技术状态检测和评估桥梁技术状态检测和评估桥梁技术状态检测和评估桥梁技术状态检测和评估2.2.主缆索力和吊杆力测定主缆索力和吊杆力测定 主缆（主缆（2 22 2背索）背索）南盘江大桥悬索桥主缆直背索恒载索力（单位：南盘江大桥悬索桥主缆直背索恒载索力（单位：kNkN）主缆位置主缆位置贵州端贵州端广西端广西端T T20082008年年T T设计设计值值T T20082008年年T T设计值设计值北侧北侧20306.520306.523545.923545.9-13.8-13.823803.123803.123545.923545.91.11.1南侧南侧26754.426754.423545.9

9、23545.913.613.622962.522962.523545.923545.9-2.5-2.5桥梁技术状态检测和评估桥梁技术状态检测和评估2.2.主缆索力和吊杆力测定主缆索力和吊杆力测定 长吊杆（长吊杆（10104 4）南盘江大桥悬索桥吊杆恒载索力（单位：南盘江大桥悬索桥吊杆恒载索力（单位：kNkN）吊杆吊杆编号编号北侧北侧南侧南侧T T20082008年年设计值设计值T T20082008年年设计值设计值1 1364.8364.8342.4342.46.56.5389.2389.2342.4342.413.713.72 2595.3595.3358.3358.366.166.1369

10、.9369.9358.3358.33.23.23 3245.1245.1357.7357.7-31.5-31.5343.1343.1357.7357.7-4.1-4.14 4305.2305.2357.5357.5-14.6-14.6323.1323.1357.5357.5-9.6-9.65 5477.8477.8357.7357.733.633.6345.4345.4357.7357.7-3.4-3.43535464.2464.2357.7357.729.829.8368.7368.7357.7357.73.13.13636307.4307.4357.5357.5-14.0-14.0445.

11、3445.3357.5357.524.624.63737341.1341.1357.7357.7-4.6-4.6325.1325.1357.7357.7-9.1-9.13838463.1463.1358.3358.329.329.3411.1411.1358.3358.314.714.73939377.2377.2342.4342.410.210.2368.5368.5342.4342.47.67.6桥梁技术状态检测和评估桥梁技术状态检测和评估3.3.外观检查和无损检测外观检查和无损检测 （1 1）主缆、吊杆和索鞍）主缆、吊杆和索鞍（2 2）钢桁架加劲梁）钢桁架加劲梁（3 3）主塔）主塔（4

12、4）桥面系）桥面系 检查方法和设备检查方法和设备 以目测为主以目测为主 测裂缝用显微镜、裂缝尺测裂缝用显微镜、裂缝尺桥梁技术状态检测和评估桥梁技术状态检测和评估3.3.外观检查和无损检测外观检查和无损检测 （1 1）主缆、吊杆和索鞍）主缆、吊杆和索鞍 主缆涂料剥落主缆涂料剥落 锚固区基本完好锚固区基本完好 个别吊杆损坏个别吊杆损坏 个别吊杆损坏 锚固位置锈蚀锚固位置锈蚀 主索鞍锈蚀、螺栓缺失主索鞍锈蚀、螺栓缺失桥梁技术状态检测和评估桥梁技术状态检测和评估3.3.外观检查和无损检测外观检查和无损检测 （2 2）钢加劲梁（主桁）钢加劲梁（主桁）钢纵梁上、下桁架工字钢局部油漆开裂、锈蚀钢纵梁上、下桁

13、架工字钢局部油漆开裂、锈蚀纵梁上桁架大块油漆剥落、锈蚀纵梁上桁架大块油漆剥落、锈蚀 纵梁钢板拼接处垫板边缘锈蚀纵梁钢板拼接处垫板边缘锈蚀横梁与纵梁连接处锈蚀明显横梁与纵梁连接处锈蚀明显 横梁钢板翘曲、脱空严重横梁钢板翘曲、脱空严重横梁上桁架中间位置钢板焊接处锈蚀严重、钢板断裂横梁上桁架中间位置钢板焊接处锈蚀严重、钢板断裂横梁上桁架钢板锈蚀严重横梁上桁架钢板锈蚀严重桥梁技术状态检测和评估桥梁技术状态检测和评估3.3.外观检查和无损检测外观检查和无损检测（2 2）钢加劲梁（横梁）钢加劲梁（横梁）桥梁技术状态检测和评估桥梁技术状态检测和评估3.3.外观检查和无损检测外观检查和无损检测 （2 2）钢加

14、劲梁（节点螺母缺失）钢加劲梁（节点螺母缺失）广西侧主塔混凝土破碎、露筋广西侧主塔混凝土破碎、露筋桥梁技术状态检测和评估桥梁技术状态检测和评估3.3.外观检查和无损检测外观检查和无损检测 （3 3）主塔）主塔贵州侧主塔表面网状裂缝贵州侧主塔表面网状裂缝 贵州侧主塔底部竖向裂缝贵州侧主塔底部竖向裂缝桥梁技术状态检测和评估桥梁技术状态检测和评估3.3.外观检查和无损检测外观检查和无损检测 （4 4）桥面系（桥面板）桥面系（桥面板 ） 横梁间桥面板底面破碎横梁间桥面板底面破碎 横梁间桥面板底面破碎横梁间桥面板底面破碎桥梁技术状态检测和评估桥梁技术状态检测和评估3.3.外观检查和无损检测外观检查和无损检

15、测 （4 4）桥面系（桥面板）桥面系（桥面板 ） 桥面破碎、坑槽、露筋、坑槽桥面破碎、坑槽、露筋、坑槽铺装层横向裂缝铺装层横向裂缝 桥梁技术状态检测和评估桥梁技术状态检测和评估结构构件结构构件状态描述（主要问题）状态描述（主要问题）等级评定等级评定总体评定总体评定加劲梁空间位置已发生变异，主桁高程纵桥向呈加劲梁空间位置已发生变异，主桁高程纵桥向呈S S形，高差较大；桥面横向存在高差。形，高差较大；桥面横向存在高差。结构在车辆荷载下振动、摇晃，人感不适。重要部件有较多（结构在车辆荷载下振动、摇晃，人感不适。重要部件有较多（10%10%以内）中等缺，次要部以内）中等缺，次要部件有件有20%20%严

16、重缺损，功能降低，进一步恶化将不利于重要部件，或影响正常交通。严重缺损，功能降低，进一步恶化将不利于重要部件，或影响正常交通。4 4主缆主缆吊杆吊杆缆索缆索主缆索力不均；结构构件涂层变色、剥离、膨胀面积达到主缆索力不均；结构构件涂层变色、剥离、膨胀面积达到10601060。3 3鞍座鞍座组成各部件基本良好，个别螺栓松动、脱落。组成各部件基本良好，个别螺栓松动、脱落。2 2锚碇锚碇组成各部件完好，个别螺栓松动、脱落。组成各部件完好，个别螺栓松动、脱落。1 12 2吊杆吊杆吊杆力严重不均；结构构件涂层变色、剥离、膨胀面积在吊杆力严重不均；结构构件涂层变色、剥离、膨胀面积在1010以内，个别吊杆损坏

17、。以内，个别吊杆损坏。4 4吊杆锚固吊杆锚固吊杆锚固处普遍锈蚀。吊杆锚固处普遍锈蚀。3 3主塔主塔表面存在多条裂缝，但缝宽小于限值。表面存在多条裂缝，但缝宽小于限值。2 2加劲梁加劲梁主桁主桁空间位置已发生变异，主桁高程纵桥向呈空间位置已发生变异，主桁高程纵桥向呈S S形，高差较大；桥面横向存在高差。结构形，高差较大；桥面横向存在高差。结构构件涂层变色、剥离、膨胀、表面锈蚀面积达到构件涂层变色、剥离、膨胀、表面锈蚀面积达到10106060。4 4横撑横撑结构构件变形严重；涂层变色、剥离、膨胀、表面锈蚀面积达到结构构件变形严重；涂层变色、剥离、膨胀、表面锈蚀面积达到101060603 3节点节点

18、个别构件有扭曲变形、损伤裂纹、严重锈蚀；主桁个别节点螺栓缺损严重。个别构件有扭曲变形、损伤裂纹、严重锈蚀；主桁个别节点螺栓缺损严重。4 4桥面系桥面系铺装铺装铺装层铺装层202060%60%表面局部破碎、深坑槽（坑槽深大于表面局部破碎、深坑槽（坑槽深大于2cm2cm）、波浪）、波浪4 4伸缩缝伸缩缝基本完好，略有不平基本完好，略有不平2 2栏杆栏杆3 3以内有开裂、锈蚀以内有开裂、锈蚀2 2排水设施排水设施排水设施基本完好无损排水设施基本完好无损1 14.4.南盘江大桥主桥技术状态评估南盘江大桥主桥技术状态评估静载试验静载试验 目的要求：目的要求：通过测量桥梁在静力试验荷载作用下的变形和内力，

19、了通过测量桥梁在静力试验荷载作用下的变形和内力，了解实际结构的工作行为和能力，从而解实际结构的工作行为和能力，从而对结构的刚度、强度和整体性对结构的刚度、强度和整体性能进行评价能进行评价。针对本桥不同控制断面布置加载车辆（试验荷载）然。针对本桥不同控制断面布置加载车辆（试验荷载）然后测量试验荷载作用下加劲梁的变形及加劲梁若干控制断面桁架的后测量试验荷载作用下加劲梁的变形及加劲梁若干控制断面桁架的应力等。应力等。 采用原设计荷载控制试验加载，静力试验荷载效率系数采用原设计荷载控制试验加载，静力试验荷载效率系数0.90.9。 根据静力试验荷载效率要求及主要控制断面的设计内力计算结果，选用根据静力试

20、验荷载效率要求及主要控制断面的设计内力计算结果，选用4 4辆辆 单车满载重单车满载重300kN300kN左右的载重车作加载车辆。左右的载重车作加载车辆。静载试验静载试验试验荷载布置试验荷载布置序号序号断面或杆件断面或杆件控制内力名称控制内力名称设计值设计值加载值加载值加载效率加载效率1 1跨中纵梁主桁下弦杆跨中纵梁主桁下弦杆拉应力拉应力(MPa)(MPa)86.3486.3479.1779.170.920.922 2四分点纵梁主桁下弦杆四分点纵梁主桁下弦杆拉应力拉应力(MPa)(MPa)101.08101.0891.5991.590.910.91静载试验静载试验测试内容测试内容应力：应力：跨中

21、和四分点跨中和四分点 两个控制断面两个控制断面挠度：挠度：全垮八分点断面全垮八分点断面静载试验静载试验测试内容测试内容北侧加劲梁纵梁八分点截面变形，南侧加劲梁纵梁四分点截面变形北侧加劲梁纵梁八分点截面变形，南侧加劲梁纵梁四分点截面变形贵州端贵州端 广西端广西端北侧测点北侧测点南、北侧测点南、北侧测点静载试验静载试验测试内容测试内容跨中、四分点截面附近南、北纵梁桁架和横梁应力跨中、四分点截面附近南、北纵梁桁架和横梁应力广西端广西端贵州端贵州端四分点截面横桁四分点截面横桁 1(7)2(8)4(10)3(9)5(11)6(12) 南（北）纵桁架南（北）纵桁架北侧北侧145610711南侧南侧2389

22、静载试验静载试验挠度结果挠度结果跨中加载全桥挠曲线跨中加载全桥挠曲线静载试验静载试验挠度结果挠度结果四分点对称加载全桥挠曲线四分点对称加载全桥挠曲线跨中偏心加载全桥挠曲线跨中偏心加载全桥挠曲线静载试验静载试验应力结果应力结果加劲梁钢桁架跨中截面应力加劲梁钢桁架跨中截面应力（单位：（单位：MPaMPa）测点号测点号对称加载对称加载偏心加载偏心加载计算值计算值实测值实测值计算值计算值实测值实测值纵纵梁梁桁桁架架1 1（竖杆）（竖杆）1.44-1.250.620.082 2（上弦）（上弦）-73.87-63.75-29.19-23.143 3，4 4平均（斜杆）平均（斜杆）0.010.991.380

23、.195 5，6 6平均（下弦）平均（下弦）79.1678.9629.4730.947 7（竖杆）（竖杆）1.54-0.120.86-0.038 8（上弦）（上弦）-73.87-67.97-47.21-42.899 9，1010平均（斜杆）平均（斜杆）0.013.073.232.571111，1212平均（下弦）平均（下弦）79.1785.3949.3351.70横横梁梁桁桁梁梁1 1（斜撑）（斜撑）-7.56-7.92-11.24-11.732 2，3 3平均（斜撑）平均（斜撑）-7.54-11.034.243.674 4，5 5平均（下横）平均（下横）38.9434.0214.2213.6

24、96 6，7 7平均（下横）平均（下横）27.3226.2818.7617.46 1(7)2(8)4(10)3(9)5(11)6(12) 南（北）纵桁架南（北）纵桁架北侧北侧1234657南侧南侧0.993.07静载试验静载试验应力结果应力结果加劲梁钢桁架四分点截面应力加劲梁钢桁架四分点截面应力（单位：（单位：MPaMPa） 1(7)2(8)4(10)3(9)5(11)6(12) 南（北）纵桁架南（北）纵桁架测点号测点号对称加载对称加载计算值计算值实测值实测值纵梁纵梁桁架桁架1 1（竖杆）（竖杆）1.63-0.21 2 2（上弦）（上弦）-87.01-73.99 3 3，4 4平均（斜杆）平均

25、（斜杆）0.942.79 5 5，6 6平均（下弦）平均（下弦）91.5893.91 7 7（竖杆）（竖杆）1.63-0.21 8 8（上弦）（上弦）-87.00-77.20 9 9，1010平均（斜杆）平均（斜杆）0.942.46 1111，1212平均（下弦）平均（下弦）91.5993.48 横梁横梁桁梁桁梁1 1（斜撑）（斜撑）26.7924.86 2 2（下横）（下横）27.9029.30 3 3（斜撑）（斜撑）-13.89-12.75 4 4，5 5平均（斜撑）平均（斜撑）-13.80-13.90 6 6，7 7平均（下横）平均（下横）38.8029.49 8 8，9 9平均（斜撑）

26、平均（斜撑）27.2428.00 1010，1111平均（下横）平均（下横）27.7227.56 北侧北侧145610711南侧南侧23892.792.46静载试验静载试验小结小结 静载试验结果与理论值比较：静载试验结果与理论值比较： （1 1）挠度：）挠度：校验系数校验系数0.760.760.890.89，整体挠曲线与计算一致。，整体挠曲线与计算一致。 （2 2）跨中截面应力：对称加载和偏心加载下，主要杆件（下弦杆）校验系）跨中截面应力：对称加载和偏心加载下，主要杆件（下弦杆）校验系 数大于数大于1 1（1.081.08）。）。 （2 2）四分点截面应力：对称加载和偏心加载下，主要杆件（下弦

27、杆）校验）四分点截面应力：对称加载和偏心加载下，主要杆件（下弦杆）校验 系数大于系数大于1 1（1.051.05）。）。 以上情况说明桥梁结构目前状态下以上情况说明桥梁结构目前状态下整体刚度基本能够满足规程要求，但加整体刚度基本能够满足规程要求，但加 劲梁主要杆件的强度低于设计要求劲梁主要杆件的强度低于设计要求。结构动力特性测定结构动力特性测定（1 1）对理论计算得到的固有频率和振型进行校核，从而）对理论计算得到的固有频率和振型进行校核，从而完善计算完善计算 有限元模型有限元模型（2 2）获得大桥各阶振型）获得大桥各阶振型阻尼比阻尼比（理论计算无法得到）（理论计算无法得到）（3 3）桥梁在车辆

28、荷载作用下的振动与）桥梁在车辆荷载作用下的振动与 其结构本身自振特性有关，分析其结构本身自振特性有关，分析 “动载试验动载试验”中桥梁振动情况，中桥梁振动情况，研研 究桥梁车致振动究桥梁车致振动等都必须先了解等都必须先了解 大桥结构的自振特性大桥结构的自振特性目的意义：结构动力特性测定结构动力特性测定采用环境随机振动法测定桥梁结构的竖向、侧向弯曲和扭转振动采用环境随机振动法测定桥梁结构的竖向、侧向弯曲和扭转振动频率、振型和阻尼比。（在频率、振型和阻尼比。（在1717各断面上布测点）各断面上布测点） 竖桥向侧桥向竖桥向结构动力特性测定结构动力特性测定实测功率谱例实测功率谱例 结构动力特性测定结构

29、动力特性测定数据结果数据结果阶次阶次频率（频率（HzHz）实测阻尼比实测阻尼比（）（）振振 型型实测值实测值理论值理论值1 12 210.3000.3410.3505.68(1.15)主梁一阶对称侧弯主梁一阶对称侧弯20.4000.3640.3696.35(0.39)主梁一阶反对称竖弯主梁一阶反对称竖弯30.7500.7510.7692.06(1.01)主梁一阶对称扭转主梁一阶对称扭转40.875/2.11(0.15)主梁一阶反对称侧弯主梁一阶反对称侧弯50.9381.0891.1142.26(0.52)主梁二阶反对称竖弯主梁二阶反对称竖弯61.3501.5811.6211.04(0.33)主

30、梁二阶对称竖弯主梁二阶对称竖弯71.725/1.10(0.22)主梁二阶反对称侧弯主梁二阶反对称侧弯81.7501.9922.0290.83(0.09)主梁二阶反对称扭转主梁二阶反对称扭转92.2632.7102.7861.24(0.19)主梁三阶对称竖弯主梁三阶对称竖弯102.275/0.81(0.12)主梁三阶反对称侧弯主梁三阶反对称侧弯112.4252.8262.8830.85(0.25)主梁三阶对称扭转主梁三阶对称扭转122.788/0.79(0.19)主梁反对称侧弯主梁反对称侧弯133.325/0.61(0.09)主梁对称侧弯主梁对称侧弯143.3383.3083.4050.72(0

31、.12)主梁对称竖弯主梁对称竖弯153.875/0.89(0.20)主梁对称侧弯主梁对称侧弯结构动力特性测定结构动力特性测定小结小结 实测结构自振特性及与理论值比较，竖桥向各阶固有频率及振型吻实测结构自振特性及与理论值比较，竖桥向各阶固有频率及振型吻 合得较好；其中大部分实测竖向振动频率小于理论计算值，说明合得较好；其中大部分实测竖向振动频率小于理论计算值，说明实实 际结构动力刚度略偏小际结构动力刚度略偏小。大桥侧向弯曲。大桥侧向弯曲 和扭转振动频率与计算值基本一致。环和扭转振动频率与计算值基本一致。环 境振动下，大桥桥面各振型的阻尼比大境振动下，大桥桥面各振型的阻尼比大 致介于致介于0.54

32、0.545.68%5.68%之间。之间。 桥面系桥面系人行道板人行道板对结构自振特性的影对结构自振特性的影 响不大。响不大。动载试验动载试验 桥梁在移动车辆荷载作用下产生的振动等动力反应：桥梁在移动车辆荷载作用下产生的振动等动力反应： 与桥梁及车辆的结构特性（质量、刚度、阻尼）有关。与桥梁及车辆的结构特性（质量、刚度、阻尼）有关。 与桥梁和车辆两个振动系统相互作用、车行速度和桥面平整度有关。与桥梁和车辆两个振动系统相互作用、车行速度和桥面平整度有关。 移动车辆荷载作用下桥梁整体结构会随车辆一起产生某种程度的受迫移动车辆荷载作用下桥梁整体结构会随车辆一起产生某种程度的受迫 振动，一般大型悬索桥这

33、种振动表现不会很明显，但振动，一般大型悬索桥这种振动表现不会很明显，但南盘江大桥因为南盘江大桥因为 结构体系相对较弱，车致振动问题就比较突出结构体系相对较弱，车致振动问题就比较突出，具体表现为加劲梁随具体表现为加劲梁随 车行进过程不时产生的较大动态反应。反映在结构抗力上，桥梁各构车行进过程不时产生的较大动态反应。反映在结构抗力上，桥梁各构 件除承受静应力外，还将承受动应力，其中最不利的状态是最大静态件除承受静应力外，还将承受动应力，其中最不利的状态是最大静态 应力出现的同时发生应力出现的同时发生较大的动态应力增量较大的动态应力增量。动载试验动载试验主要内容主要内容（1 1）实测、计算）实测、计

34、算特定移动车辆荷载特定移动车辆荷载作用下主桥加劲梁控制断面、杆件作用下主桥加劲梁控制断面、杆件 的应力动态响应，即最大静、动应力、应力时程曲线和应力动态的应力动态响应，即最大静、动应力、应力时程曲线和应力动态 增量（放大系数）。增量（放大系数）。（2 2）开放交通情况开放交通情况下，长时间（一昼夜）实测主桥加劲梁控制断面、下，长时间（一昼夜）实测主桥加劲梁控制断面、 杆件的应力动态响应（主要是动应力时程曲线），为构件疲劳计杆件的应力动态响应（主要是动应力时程曲线），为构件疲劳计 算和分析收集基本数据。算和分析收集基本数据。（3 3）实测上述两种荷载作用下主跨的）实测上述两种荷载作用下主跨的加速

35、度（位移）响应加速度（位移）响应。动载试验动载试验具体内容具体内容1 1）一辆重车分别以不同车速（）一辆重车分别以不同车速（10km/h10km/h30km/h30km/h）驶过桥面，记录）驶过桥面，记录 所有动应变和振动加速度响应时程信号。所有动应变和振动加速度响应时程信号。2 2）三辆重车（相互保持一定间距）依次）三辆重车（相互保持一定间距）依次 以以10km/h10km/h驶过桥面，记录所有动应变驶过桥面，记录所有动应变 和振动加速度响应时程信号。和振动加速度响应时程信号。3 3）桥梁开放交通情况下，长时间记录所）桥梁开放交通情况下，长时间记录所 有动应变和振动加速度响应时程信号。有动应

36、变和振动加速度响应时程信号。动载试验动载试验跨中断面跨中断面车辆数车辆数车速车速(km/h)(km/h)测试部位与测点编号测试部位与测点编号应力峰值（应力峰值（MPaMPa）应力动态放大系应力动态放大系数（数（1+1+）1 11010横梁斜杆横梁斜杆1 1-8.54-8.541.041.04横梁下弦杆横梁下弦杆2 218.2318.231.061.06纵梁上弦杆纵梁上弦杆3 3-23.57-23.571.071.07纵梁斜杆纵梁斜杆4 410.3510.351.061.06纵梁下弦杆纵梁下弦杆5 527.1827.181.071.072020横梁斜杆横梁斜杆1 1-10.02-10.021.1

37、41.14横梁下弦杆横梁下弦杆2 219.6819.681.131.13纵梁上弦杆纵梁上弦杆3 3-24.42-24.421.101.10纵梁斜杆纵梁斜杆4 411.6111.611.151.15纵梁下弦杆纵梁下弦杆5 526.4026.401.051.053030横梁斜杆横梁斜杆1 1-5.96-5.961.031.03横梁下弦杆横梁下弦杆2 216.3316.331.121.12纵梁上弦杆纵梁上弦杆3 3-24.83-24.831.041.04纵梁斜杆纵梁斜杆4 411.1411.141.141.14纵梁下弦杆纵梁下弦杆5 528.1228.121.061.06动载试验动载试验跨中断面跨中

38、断面上弦上弦斜杆斜杆下弦下弦动载试验动载试验四分点断面四分点断面车辆数车辆数车速车速(km/h)(km/h)测试部位与测点编号测试部位与测点编号应力峰值（应力峰值（MPaMPa）应力动态放大系应力动态放大系数（数（1+1+）1 11010横梁斜杆横梁斜杆1 1-12.52-12.521.141.14横梁下弦杆横梁下弦杆2 218.5918.591.151.15纵梁上弦杆纵梁上弦杆3 3-25.39-25.391.081.08纵梁斜杆纵梁斜杆4 410.4910.491.111.11纵梁下弦杆纵梁下弦杆5 528.3628.361.061.062020横梁斜杆横梁斜杆1 1-14.65-14.6

39、51.201.20横梁下弦杆横梁下弦杆2 220.2820.281.201.20纵梁上弦杆纵梁上弦杆3 3-24.55-24.551.051.05纵梁斜杆纵梁斜杆4 410.8810.881.141.14纵梁下弦杆纵梁下弦杆5 525.8625.861.041.043030横梁斜杆横梁斜杆1 1-8.96-8.961.051.05横梁下弦杆横梁下弦杆2 217.2217.221.101.10纵梁上弦杆纵梁上弦杆3 3-27.22-27.221.051.05纵梁斜杆纵梁斜杆4 410.5210.521.121.12纵梁下弦杆纵梁下弦杆5 529.3729.371.031.03动载试验动载试验四分

40、点断面四分点断面上弦上弦斜杆斜杆下弦下弦动载试验动载试验四分点断面加速度和位移响应四分点断面加速度和位移响应车行情况车行情况最大加速度最大加速度(cm/s(cm/s2 2) )动位移（动位移（mm)mm)10km/h10km/h匀速匀速13.513.51.91.92.92.920km/h20km/h匀速匀速15.815.82.32.33.43.430km/h30km/h匀速匀速18.518.52.72.72.82.8三辆试验车过桥三辆试验车过桥20.220.22.62.6f=2.713Hzf=2.713Hz2max8 .15scma动载试验动载试验开放交通情况开放交通情况加速度响应谱阵加速度响

41、应谱阵加速度时域信号加速度时域信号测点位置测点位置最大绝对值最大绝对值最大值最大值最小值最小值标准差标准差竖向竖向L/4L/496.4 96.4 92.5 92.5 -96.4 -96.4 7.08 7.08 竖向竖向L/8L/894.0 94.0 94.0 94.0 -87.6 -87.6 5.63 5.63 竖向竖向L/16L/1696.8 96.8 92.7 92.7 -96.8 -96.8 7.16 7.16 侧向侧向L/4L/410.7 10.7 10.7 10.7 -9.8 -9.8 0.93 0.93 动载试验动载试验车桥耦合振动车桥耦合振动 对南盘江大桥进行车桥耦合振动模拟计算

42、的目的主要是考核结构计对南盘江大桥进行车桥耦合振动模拟计算的目的主要是考核结构计 算数值模型，并算数值模型，并与动载试验的实测数据进行比较分析与动载试验的实测数据进行比较分析。单辆车加载情况下，理论分析结果和实测结果符合得很好，说明理单辆车加载情况下，理论分析结果和实测结果符合得很好，说明理论模型与实桥基本一致。论模型与实桥基本一致。三辆车加载时，实测值偏小于计算值，其中实测值在每辆车通过截三辆车加载时，实测值偏小于计算值，其中实测值在每辆车通过截面位置时一般都有明显的峰值，而计算值没有如此明显的峰值。估面位置时一般都有明显的峰值，而计算值没有如此明显的峰值。估计与实际行车距离、位置存在误差，

43、与桥面板的破损（造成的冲击）计与实际行车距离、位置存在误差，与桥面板的破损（造成的冲击）也不无关系。也不无关系。动载试验动载试验车桥耦合振动车桥耦合振动 0 20 40 60 80 100 时间（s） 20 10 0 -10 -20 应力(MPa) 实测 计算 下弦杆动应力响应（一辆试验车辆以下弦杆动应力响应（一辆试验车辆以10km/h10km/h车速行驶过桥）车速行驶过桥）动载试验动载试验车桥耦合振动车桥耦合振动斜杆动应力响应（一辆试验车辆以斜杆动应力响应（一辆试验车辆以10km/h10km/h车速行驶过桥）车速行驶过桥） 10 8 6 4 2 0 -2 -4 -6 -8 -10 应力(MP

44、a) 0 20 40 60 80 100 时间（s） 实测 计算 动载试验动载试验车桥耦合振动车桥耦合振动下弦杆动应力响应（三辆试验车辆以下弦杆动应力响应（三辆试验车辆以10km/h10km/h车速行驶过桥）车速行驶过桥） 40 30 20 10 0 -10 -20 0 20 40 60 80 100 时间（s） 应力(MPa) 实测 计算 动载试验动载试验车桥耦合振动车桥耦合振动斜杆动应力响应（三辆试验车辆以斜杆动应力响应（三辆试验车辆以10km/h10km/h车速行驶过桥）车速行驶过桥） 0 20 40 60 80 100 时间（s） 20 16 12 8 4 0 -4 -8 -12 -1

45、6 应力(MPa) 实测 计算 动载试验动载试验小结小结（1 1）一辆重车以不等车速匀速行驶过桥时，加劲梁跨中和四分点主桁和横梁）一辆重车以不等车速匀速行驶过桥时，加劲梁跨中和四分点主桁和横梁 被测杆件的被测杆件的动态应力放大系数分别小于等于动态应力放大系数分别小于等于1.151.15和和1.201.20，且应力动态放，且应力动态放 大系数与行车速度无明显关系；桥面加速度和动位移绝对值比较小，桥大系数与行车速度无明显关系；桥面加速度和动位移绝对值比较小，桥 面加速度和动位移绝对值基本随车速增大而增大。车行过桥时面加速度和动位移绝对值基本随车速增大而增大。车行过桥时桥面振动桥面振动 频率基本集中

46、在频率基本集中在2.72.73.4Hz3.4Hz之间之间，基本对应结构高阶竖向振动模态。，基本对应结构高阶竖向振动模态。（2 2）开放交通情况下，桥面振动基本随车辆自振频率；频率响应范围基本集）开放交通情况下，桥面振动基本随车辆自振频率；频率响应范围基本集 中在中在2.02.04.0Hz4.0Hz之间之间。桥面振动的加速度比单车试验荷载作用下大。桥面振动的加速度比单车试验荷载作用下大5 56 6 倍，绝对值接近倍，绝对值接近0.1g0.1g。（3 3）一辆重车匀速驶过桥试验的荷载作用模式比较清楚，对应的实测和计算）一辆重车匀速驶过桥试验的荷载作用模式比较清楚，对应的实测和计算 结果均能一一对应

47、和比较。结果均能一一对应和比较。（4 4）本桥振动问题和动态响应与动荷载作用（形式和大小）关系非常密切，）本桥振动问题和动态响应与动荷载作用（形式和大小）关系非常密切， 中型载重汽车的弹簧频率一般在中型载重汽车的弹簧频率一般在2.72.7左右，从试验结果看出，左右，从试验结果看出，本桥有车本桥有车 辆激发桥梁产生较大振动的可能辆激发桥梁产生较大振动的可能。否否交通量统计，交通量统计，24h24h监测监测疲劳累积损伤评估疲劳累积损伤评估 疲劳损伤作用下使用年限推算疲劳损伤作用下使用年限推算 监测应力幅监测应力幅杆件、连接疲劳极限值杆件、连接疲劳极限值 是是无疲劳问题无疲劳问题钢结构设计规范钢结构

48、设计规范 应力幅计数应力幅计数加劲梁疲劳分析加劲梁疲劳分析针对南盘江大桥目前存在的针对南盘江大桥目前存在的车致振动问题车致振动问题，有理由关注大桥加，有理由关注大桥加劲梁钢桁架梁的构件及其连接的劲梁钢桁架梁的构件及其连接的疲劳问题疲劳问题。加劲梁疲劳分析加劲梁疲劳分析交通量统计交通量统计2002(2003)年日均车辆数：1408（1431）辆/天738辆53%(528辆38%)321辆23%(279辆19%)142辆10%(385辆27%)133辆9%(134辆9%)39辆3%(33辆2%)35辆2%(71辆5%)小货中货大货小客大客拖挂图中括弧内为2003年统计值2008年（检测）日均车辆数

49、：1875辆/天1084（57%）256（14%）535（29%）重车空车小车据此推算出大桥运营至今的车流量据此推算出大桥运营至今的车流量加劲梁疲劳分析加劲梁疲劳分析动应力时程曲线动应力时程曲线加劲梁疲劳分析加劲梁疲劳分析雨流法统计雨流法统计MPa 幅值幅值由实测（由实测（24h24h）样本）样本推算出大桥运营至今推算出大桥运营至今的应力幅频次的应力幅频次按规范，当应力循环次数取按规范，当应力循环次数取 5 510106 6 时，杆件和连接的疲劳极限时，杆件和连接的疲劳极限值计算如下：值计算如下： 桁架杆件桁架杆件 连接节点连接节点 加劲梁疲劳分析加劲梁疲劳分析)(140610*5MPa)(5

50、1610*5MPa按实测统计，杆件和节点的疲劳极限值分别超过按实测统计，杆件和节点的疲劳极限值分别超过 的如下：的如下： 单车道单车道 双车道双车道 桁架杆件桁架杆件 1 15 5杆，均无杆，均无 5 5杆，杆，8 8次次 连接节点连接节点 3 3 5 5 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 次数次数 2727 121121 1 185 1 185 790790 259 259 904904着重对着重对3 3和和5 5节点进行验算节点进行验算工程应用角度可以认为，当工程应用角度可以认为，当 时产生疲劳破坏。时产生疲劳破坏。运用式：运用式： 可以求使用年限可以求使用年限Y Y。 具体考虑两种

51、情况：具体考虑两种情况： （1 1）（保守）（保守）3#3#和和5#5#杆件对应节点在疲劳损伤作用下的使用杆件对应节点在疲劳损伤作用下的使用 年限。年限。 （2 2）（最不利）（最不利）5#5#杆件和杆件和5 5根杆件对应节点在疲劳损伤作用下根杆件对应节点在疲劳损伤作用下 的使用年限。的使用年限。加劲梁疲劳分析加劲梁疲劳分析疲劳累积损伤评估疲劳累积损伤评估iiiiNnNnNnNnD22111iiNnD疲劳累积损伤度：疲劳累积损伤度：1)(年iiNnY加劲梁疲劳分析加劲梁疲劳分析疲劳累积损伤评估疲劳累积损伤评估第一种情况下不同节点的使用年限第一种情况下不同节点的使用年限构件编号构件编号构件位置构

52、件位置可使用年限（年）可使用年限（年）1 13#3#杆件对应连接节点杆件对应连接节点1001002 25#5#杆件对应连接节点杆件对应连接节点7171第二种情况下不同构件或节点的使用年限第二种情况下不同构件或节点的使用年限构件编号构件编号构件位置构件位置可使用年限（年）可使用年限（年）1 15#5#杆件（纵梁下弦杆）杆件（纵梁下弦杆）1001002 21#1#杆件对应连接节点杆件对应连接节点1001003 32#2#杆件对应连接节点杆件对应连接节点48484 43#3#杆件对应连接节点杆件对应连接节点6 65 54#4#杆件对应连接节点杆件对应连接节点35356 65#5#杆件对应连接节点杆件

53、对应连接节点4 4结论和建议结论和建议1 1）大桥结构总体技术状态评定）大桥结构总体技术状态评定p 南盘江大桥加劲梁空间位置已发生较大变异，主桁高程纵桥向呈南盘江大桥加劲梁空间位置已发生较大变异，主桁高程纵桥向呈S S 形，形， 纵向最大高差达纵向最大高差达27cm27cm；横向也有；横向也有2 25cm5cm不等高差。不等高差。p 实测主缆恒载拉力不对称，吊杆力实测结果与理论计算值比较离散。实测主缆恒载拉力不对称，吊杆力实测结果与理论计算值比较离散。悬索结构的恒载受力状态已偏离设计值。悬索结构的恒载受力状态已偏离设计值。p 结构在车辆荷载下振动明显、摇晃，人感不适。结构在车辆荷载下振动明显、

54、摇晃，人感不适。p 重要部件有较多中等缺损，次要部件重要部件有较多中等缺损，次要部件20%20%有严重缺损，功能降低，进有严重缺损，功能降低，进一步恶化将有损重要构件使用安全或影响正常交通。一步恶化将有损重要构件使用安全或影响正常交通。p 大桥结构总体技术状态评定为大桥结构总体技术状态评定为4 4类（差）。类（差）。结论和建议结论和建议2 2）静载试验）静载试验 p 大桥主跨控制断面变形校验系数为大桥主跨控制断面变形校验系数为0.760.760.890.89，说明（主要由主缆提，说明（主要由主缆提 供的）结构整体静力刚度能满足规程要求；供的）结构整体静力刚度能满足规程要求；p 跨中和四分点两控

55、制断面加劲梁主要受力构件的应力校验系数均已超跨中和四分点两控制断面加劲梁主要受力构件的应力校验系数均已超 过过1 1（分别为（分别为1.081.08和和1.051.05），说明加劲梁截面强度存在问题。），说明加劲梁截面强度存在问题。p 由于静力试验荷载是按照检测标准和规程要求（加载效率大于由于静力试验荷载是按照检测标准和规程要求（加载效率大于0.900.90） 施加的，根据实测应力数据结果，可以确定大桥目前的承载能力已施加的，根据实测应力数据结果，可以确定大桥目前的承载能力已 不能满足原设计荷载的要求不能满足原设计荷载的要求结论和建议结论和建议3 3）自振特性测定）自振特性测定p 大桥实测自振

56、特性及与理论值比较，竖桥向各阶实测固有振动频率及大桥实测自振特性及与理论值比较，竖桥向各阶实测固有振动频率及 振型阶次与理论计算值吻合较好。振型阶次与理论计算值吻合较好。p 大桥侧向弯曲和扭转振动频率与计算值基本一致。大桥侧向弯曲和扭转振动频率与计算值基本一致。p 环境振动下，大桥桥面各振型的阻尼比介于环境振动下，大桥桥面各振型的阻尼比介于0.540.545.68%5.68%之间。之间。结论和建议结论和建议4 4）动载试验）动载试验 p 一辆重车匀速行驶过桥情况下，加劲梁跨中和四分点主桁和横梁被测一辆重车匀速行驶过桥情况下，加劲梁跨中和四分点主桁和横梁被测 杆件的动态应力放大系数分别小于等于杆

57、件的动态应力放大系数分别小于等于1.151.15和和1.201.20；桥面加速度和动；桥面加速度和动 位移绝对值也比较小。位移绝对值也比较小。p 开放交通情况下，主桥基本随车辆自振频率振动，频响范围基本集中开放交通情况下，主桥基本随车辆自振频率振动，频响范围基本集中 在在2.02.04.0Hz4.0Hz之间，对应的基本都是结构竖向振动模态；桥面振动加之间，对应的基本都是结构竖向振动模态；桥面振动加 速度接近速度接近0.1g0.1g。p 从试验结果看出，本桥有车辆激发桥梁产生较大振动的可能。从试验结果看出，本桥有车辆激发桥梁产生较大振动的可能。 结论和建议结论和建议5 5）疲劳问题）疲劳问题p

58、大桥加劲梁跨中截面下弦杆及其对应连接节点为本桥疲劳分析控制；大桥加劲梁跨中截面下弦杆及其对应连接节点为本桥疲劳分析控制；p 按照目前大桥一直采用单车道且沿中间通行条件，主桁下弦杆对应的按照目前大桥一直采用单车道且沿中间通行条件，主桁下弦杆对应的 连接节点可使用约连接节点可使用约7070年；年；p 按照大桥一直采用双车道通行，对应下弦杆连接节点只可使用按照大桥一直采用双车道通行，对应下弦杆连接节点只可使用4 4年；年；p 大桥使用年限在大桥使用年限在4 47171年之间，实际情况偏向第二种情况；年之间，实际情况偏向第二种情况；p 大桥主桁部分杆件存在疲劳问题。大桥主桁部分杆件存在疲劳问题。结论和

59、建议结论和建议6 6）建议）建议（1 1）南盘江大桥目前的工作状态已不能满足原设计要求，需对大桥进行结构）南盘江大桥目前的工作状态已不能满足原设计要求，需对大桥进行结构性改造。建议拆除现有加劲梁和桥面系，重新设计、建造一个刚度较大性改造。建议拆除现有加劲梁和桥面系，重新设计、建造一个刚度较大的加劲梁的加劲梁; ;再考虑新桥面板形式。维护破损的主缆、吊杆和桥塔。重建再考虑新桥面板形式。维护破损的主缆、吊杆和桥塔。重建方案总的原则是桥面系总重不能增加，否则悬吊系统需要加强。方案总的原则是桥面系总重不能增加，否则悬吊系统需要加强。 （2 2）继续维持目前交通管制状态（只允许单行交通），但需要对大桥已

60、破）继续维持目前交通管制状态（只允许单行交通），但需要对大桥已破 损、锈蚀的钢构件进行适当养护，修缮桥面行车道板。原已拆除的人损、锈蚀的钢构件进行适当养护，修缮桥面行车道板。原已拆除的人 行道板可放回。行道板可放回。 MajpjMVcyzj21HLfrvy96dv02lPPfYgxUS7IYmZkyEmZ0kGeYZS3bpLCkYH1lt4EK7CxmUX3ijoYSOer7ZuaVWYgz4EpZrUirVpMzzvNtf1XZw5oswSXOtFaejnOcmfE1lZgnN1RSXg8wLCG8CVQ3XPJMvodPFWcpiYJgZazNSEPNIaklYSu7qSd1UpaxmZ

61、DlpN9zW7kljfsLCLi26Yv109ffbnDH8LbUN1G6ACURQ39eG12KHL9tXsZ1jzgoCK8g1kuNOh5eFvcmVT5ZYVQt9zk3rp3qLnf02FovEXxVRxjCcFRNppiJljNiOuk6fONnyX7fyGg7sXZ49BmCN5oy9VesHpKzdjTKwjrkCEQCFDehVmGax3lrOEbw63VscA3YSijtUKoCyiLzAlVRp7l4QgPNHxvJFFDyjUVN3oHlMah0XBd4uTbkfPIhHtw0evPmYOrdhEDoPwvYhzlGplU1AU9mpyiCXH8gpPCBRYjq77

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