既有簡(jiǎn)支鋼箱梁人行天橋的動(dòng)力狀態(tài)評(píng)估.pdf

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1、2012年8月第8期城市道橋與防洪橋梁結(jié)構(gòu)203既有簡(jiǎn)支鋼箱梁人行天橋的動(dòng)力狀態(tài)評(píng)估劉學(xué)f上海巨一科技發(fā)展有限公司，上海200031)摘要：基于動(dòng)力測(cè)試的橋梁結(jié)構(gòu)承載力評(píng)定方法是工程領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。該文以上海市某既有人行天橋評(píng)估為背景，依據(jù)新頒布《公路橋梁承載能力檢測(cè)評(píng)定規(guī)程》，給出了結(jié)合表觀技術(shù)狀況檢測(cè)和動(dòng)力測(cè)試分析的既有人行天橋性能評(píng)估方法。通過空間有限元理論分析和實(shí)測(cè)比較，評(píng)估了人行天橋在橋下車流、附近地鐵施工和通行人流等環(huán)境激勵(lì)下的動(dòng)力特性。結(jié)果表明：該橋目前的技術(shù)狀態(tài)為2級(jí)，需要進(jìn)行外觀維修；橋梁的動(dòng)力特性符合規(guī)范規(guī)定，人行舒適性較好。關(guān)鍵詞：環(huán)境振動(dòng)；動(dòng)

2、力特性；鋼箱梁；人行天橋；模態(tài)試驗(yàn)中圖分類號(hào)：U448．11文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009—7716(2012)08—0203—02置拋物線形預(yù)拱度。焊縫均為12mm的角焊縫。主0前言梁斷面見圖1所示。城市人行天橋自身剛度較小，易受橋下主干道大型機(jī)動(dòng)車輛通行，以及大流量通行人群等激勵(lì)影響，可能在運(yùn)營(yíng)過程中產(chǎn)生人橋共振現(xiàn)象，降低人行舒適性。而人行天橋附近大型基建工程的施工，也可能使得下部結(jié)構(gòu)不甚其擾，進(jìn)而影響人行感受和人行天橋的安全狀況。因而，對(duì)于服役多年人行天橋，不僅要關(guān)注運(yùn)營(yíng)過程中的人橋共振情況，還要關(guān)注環(huán)境振動(dòng)、附近土建施工導(dǎo)致的行人不安全感和結(jié)構(gòu)性能變圖1主

3、梁橫斷面圖(單位：nn)化。近年來，利用環(huán)境激振方法測(cè)定橋梁結(jié)構(gòu)的固有頻率、阻尼比、振型、動(dòng)力響應(yīng)(加速度、動(dòng)撓度)該橋已經(jīng)安全服役十多年，但近期該人行橋附等參量的振動(dòng)測(cè)試迅速發(fā)展，已在橋梁結(jié)構(gòu)性能近有地鐵工程在建，為了掌握地鐵開通前后橋梁評(píng)估方面得到廣泛應(yīng)用。本文以一座服役12a的技術(shù)狀況是否改變，確保通行高校師生的安全，需簡(jiǎn)支鋼箱梁人行天橋?yàn)檠芯堪咐?，給出了結(jié)合外要采用簡(jiǎn)便的方法確定該橋目前的技術(shù)狀況。首觀檢測(cè)和動(dòng)力測(cè)試的人行天橋結(jié)構(gòu)性能評(píng)定方法先按照相關(guān)規(guī)范對(duì)人行天橋進(jìn)行外觀檢測(cè)，再對(duì)和程序，可以簡(jiǎn)便快速判斷橋梁結(jié)構(gòu)的整體剛度、主橋按照振動(dòng)測(cè)試要求進(jìn)行動(dòng)載試驗(yàn)

4、，結(jié)合有限運(yùn)營(yíng)性能和當(dāng)前技術(shù)狀況，為橋梁主管部門提供元分析評(píng)價(jià)現(xiàn)有橋跨結(jié)構(gòu)動(dòng)力舒適性是否符合設(shè)科學(xué)的管理依據(jù)。計(jì)要求。最終綜合檢測(cè)和測(cè)試結(jié)果提出橋梁養(yǎng)護(hù)建議。1橋梁概況2外觀檢查某人行天橋位于上海市徐匯區(qū)，于2001年建成，是附近一所高校師生的主要過街通道。上部結(jié)按照《公路橋梁承載能力檢測(cè)評(píng)定規(guī)程》構(gòu)為單箱單室簡(jiǎn)支鋼箱梁，下部構(gòu)造橋墩為混凝土(JTG仃'J21—2Ol1)、《城市人行天橋與人行地道技單樁單柱基礎(chǔ)，橋臺(tái)為混凝土橋臺(tái)。主梁為16Mn術(shù)規(guī)范》(cJJ69—1995)和《公路橋涵養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》鋼，鋼板厚度為20mm。主梁長(zhǎng)度為47．5m，主跨(JrrGH11

5、-2004)等對(duì)人行天橋進(jìn)行外觀檢測(cè)。上為43．5m，主梁高度為2．15m。橋面為40mm厚部結(jié)構(gòu)外觀檢查主要包括鋼結(jié)構(gòu)鋼材銹蝕、焊縫混凝土橋面鋪裝+10mm厚塑膠細(xì)石混凝土。設(shè)計(jì)銹蝕、橋面鋪裝等表層缺陷；下部結(jié)構(gòu)外觀檢查主人群荷載4kN／m。主橋每個(gè)橋墩上采用兩個(gè)要包括墩臺(tái)身裂縫、表層缺陷，帽梁、墩臺(tái)帽裂縫、D=300，H=56mm的GYZ橡膠支座。主跨鋼箱梁設(shè)表層缺陷。外觀檢查結(jié)果表明：鋼結(jié)構(gòu)主體部分油漆存在收稿日期：2012—04—25涂層老化及銹蝕，如圖2所示。主要是底板的局部作者簡(jiǎn)介：劉學(xué)(1978一)，男，湖北咸寧人，博士，從事橋梁結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)、檢測(cè)與評(píng)估工

6、作。油漆剝落，特別是底板對(duì)接焊縫的油漆起皮剝落，208橋梁結(jié)構(gòu)城市道橋與防洪2012年8月第8期5結(jié)論通過以上計(jì)算，可以得出以下結(jié)論：(1)在第一工況下，計(jì)算結(jié)果該橋的橫向一階固有頻率為0．99Hz，處于振動(dòng)敏感頻率范圍之內(nèi)，人行荷載激勵(lì)下的時(shí)程分析表明，橋梁橫向加速度峰值為0．25m／s。，超出了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，需圖7工況2無TMD及裝有不同質(zhì)量TMD橋梁跨中橫向加速度時(shí)間歷程要對(duì)橋梁加裝振動(dòng)控制裝置。(2)調(diào)諧質(zhì)量減振器(TMD)能有效降低橋梁在第二工況下，TMD質(zhì)量比在2％3％時(shí)，減的振動(dòng)響應(yīng)，第一工況減振效率在50％左右，第二振效率在32％～39％左右，橋梁

7、跨中的橫向加速度工況的減振效率在35％左右，安裝調(diào)諧質(zhì)量減振峰值在0．026～0．023m／s。該工況的減振效率較器對(duì)改善橋梁的動(dòng)態(tài)性能有非常明顯的作用。之第一工況要低一些，這與TMD振動(dòng)控制理論相(3)通過增加結(jié)構(gòu)阻尼的方法控制人行橋振吻合。TMD實(shí)際減振效率應(yīng)介于兩種工況之間。另動(dòng)是最經(jīng)濟(jì)和最有效的方法之一。該橋的設(shè)計(jì)經(jīng)外，本次計(jì)算中，橋梁自身的阻尼比取0．05，如果驗(yàn)可供同行借鑒。橋梁實(shí)際阻尼比大于該值，仿真所得的加速度峰值和減振效率都要小于表4中的值；反之，如果橋參考文獻(xiàn)梁實(shí)際阻尼比小于該值，仿真所得的加速度峰值【1]陳政清，華旭剛．人行橋的振動(dòng)與動(dòng)力設(shè)