第三分冊橋梁荷載試驗

1、第三分冊 橋梁荷載試驗第 26 頁 共 26 頁第B版第0次修訂頒布日期：2014年10月1日第三分冊 橋梁荷載試驗1.目的 為確保本公司橋梁荷載試驗按規(guī)定的程序進(jìn)行，確保檢測過程安全，準(zhǔn)確測試橋梁的荷載能力，特編制本作業(yè)指導(dǎo)書。2.適用范圍 適用于本公司承擔(dān)的橋梁靜載和動載試驗任務(wù)。3.依據(jù)3.1公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（JTG B01-2003）3.2公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范（JTG H11-2004）3.3公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范（JTG D60-2004）3.4公路圬工橋涵設(shè)計規(guī)范（JTG D61-2005）3.5公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程(JTG/T J21-2011)3.6大跨徑混凝土橋梁的試驗方法

2、（YC4-4/1982）3.7公路橋梁技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)（JTG/T H21-2011）4.職責(zé)4.1 技術(shù)負(fù)責(zé)人負(fù)責(zé)審核作業(yè)指導(dǎo)書；4.2橋隧檢測部部長4.2.1負(fù)責(zé)組織編制本作業(yè)指導(dǎo)書；4.2.2負(fù)責(zé)監(jiān)督相關(guān)人員按作業(yè)指導(dǎo)書認(rèn)真操作。4.3檢測人員負(fù)責(zé)嚴(yán)格按作業(yè)指導(dǎo)書的有關(guān)要求認(rèn)真操作，確保檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性和有效性。5.工作程序及內(nèi)容5.1分析計算荷載試驗分析主要有以下幾點：1.全橋結(jié)構(gòu)分析模型的建立；2.設(shè)計荷載效應(yīng)計算及試驗荷載確定；3.試驗荷載效應(yīng)計算；4.橋梁動力分析；5.測試數(shù)據(jù)分析；6.校驗系數(shù)分析；7.動力參數(shù)分析；8.結(jié)構(gòu)評價分析。5.2模型計算5.2.1 Midas模型計算

3、步驟5.2.1.1 建立新項目，更改單位5.2.1.2 定義材料、截面、鋼材導(dǎo)入截面需先將CAD文件先轉(zhuǎn)化為DXF文件，再將DXF文件在Midas中轉(zhuǎn)化為SEC文件（“工具”“截面特性計算器”），最后導(dǎo)入截面。5.2.1.3 建立節(jié)點5.2.1.4 建立單元5.2.1.5 定義邊界條件5.2.1.6 添加荷載1.定義自重先選中模型，“荷載”“自重”將Z坐標(biāo)改成-1-適用。2.車道荷載移動荷載規(guī)范改為：China車輛移動方向：向前修改偏心距離、橋梁跨度車輛荷載改為：CH-CD車輛組荷載：添加車道荷載的相對應(yīng)名稱3.預(yù)應(yīng)力荷載添加名稱、類型、材料、面積、抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值、鋼束形狀；根據(jù)設(shè)計資料填寫鋼

4、束、張拉情況，張拉開始結(jié)束位置。5.2.1.7 頻率分析結(jié)構(gòu)類型按集中質(zhì)量計算5.2.1.8 運算、查詢結(jié)果查詢出相應(yīng)測試斷面的應(yīng)變、應(yīng)力、撓度、自振頻率等。5.3荷載試驗加載車輛的要求根據(jù)試驗?zāi)康模敬魏奢d試驗以汽超-20級、掛-120作為基本的荷載標(biāo)準(zhǔn)，以此為基礎(chǔ)布置試驗荷載。本橋荷載試驗擬采用300kN汽車進(jìn)行加載，車重可根據(jù)結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整。5.4靜載試驗5.4.1橋梁靜載試驗是將靜止的荷載作用于橋梁上的指定位置，測試結(jié)構(gòu)的靜應(yīng)變、靜應(yīng)力以及靜位移等，以橋梁結(jié)構(gòu)實際工作狀態(tài)與設(shè)計期望值是否相符，從而推斷橋梁結(jié)構(gòu)在荷載作用下的工作狀態(tài)和使用能力。5.4.2為了較為直觀的反映橋梁

5、結(jié)構(gòu)的使用性能，靜載試驗采用現(xiàn)場試驗方法。在試驗之前應(yīng)進(jìn)行相關(guān)的理論分析，在此基礎(chǔ)上制定周密的實施方案。理論計算結(jié)果亦可以作為衡量現(xiàn)場試驗結(jié)果的理論依據(jù)。5.4.3靜載試驗針對主要受力構(gòu)件、橋面板、橋墩蓋梁和橋墩進(jìn)行，試驗工況設(shè)計：5.4.3.1工況一：主要受力構(gòu)件控制斷面中載（縱橋向按控制斷面彎矩和撓度的最不利位置布載，橫橋向為中載 ）； 5.4.3.2工況二：主要受力構(gòu)件控制斷面偏載（縱橋向按控制斷面彎矩和撓度的最不利位置布載，橫橋向為偏載 ）； 5.4.3.3具體的測試斷面布置：應(yīng)變測試截面為試驗跨的支點截面、L/4、跨中截面；撓度測試截面為試驗跨的支點截面、L/4、跨中、3L/4截面。

6、靜載試驗儀器采用江蘇東華的DH3816靜態(tài)測試分析系統(tǒng)，如下圖所示。 圖4-12 DH3816靜態(tài)測試分析系統(tǒng)5.4.4靜載測試內(nèi)容與測點布置5.4.4.1應(yīng)力測點布置主要受力構(gòu)件的測試斷面進(jìn)行應(yīng)變布點。5.4.4.2撓度測點布置撓度測點為測試斷面的上下游側(cè)。5.4.5 靜載試驗方法5.4.5.1靜力試驗荷載采用汽車計算后重量進(jìn)行加載。所需車載重量，根據(jù)設(shè)計控制荷載產(chǎn)生的該檢驗項目(內(nèi)力和位移等)的最不利效應(yīng)值，以滿足下式所定原則等效換算而得：式中，h為靜力試驗荷載效率；Sstate為試驗荷載作用下某一檢驗項目最大計算效應(yīng)值；S為設(shè)計控制荷載作用下該檢驗項目的最不利計算效應(yīng)值；m為規(guī)范采用的沖

7、擊系數(shù)。5.4.5.2根據(jù)設(shè)計荷載計算各控制截面的彎矩，并依此進(jìn)行試驗荷載設(shè)計。各試驗截面的計算彎矩、試驗彎矩及相應(yīng)的荷載系數(shù)待定，見表4-2。荷載效率系數(shù)應(yīng)滿足試驗方法規(guī)定的0.951.05的范圍。 表4-2 各試驗截面計算彎矩、試驗彎矩及荷載效率系數(shù) 彎矩kN-m試驗截面試驗彎矩MS計算彎矩MJ效率系數(shù)A-AB-BC-CD-D5.4.5.2 試驗加載方式與加載分級為了獲得結(jié)構(gòu)試驗荷載與變位關(guān)系的連續(xù)曲線和防止結(jié)構(gòu)意外損傷，每一檢驗項目靜力試驗荷載分成預(yù)加載和2級加載，兩級卸零。加載方式為單次逐級遞加到最大荷載，然后逐級卸到零級荷載。靜力試驗荷載的加載分級，主要依據(jù)試驗加載車在某一檢驗項目(

8、內(nèi)力或位移)影響面內(nèi)縱橫向位置的不同以及加載重量多少而分成設(shè)計控制荷載產(chǎn)生的該檢驗項目最不利效應(yīng)值的60%和100%。對同一加載截面，先分級加載，橫向?qū)ΨQ加載；每個工況進(jìn)行重復(fù)加載。5.4.5.3 試驗加載位置與加載工況加載位置與加載工況確定主要依據(jù)的原則是：盡可能用最少的加載車輛達(dá)到最大的試驗荷載效率，同時應(yīng)考慮簡化加載工況，縮短試驗時間，在滿足試驗荷載效率的前提下對加載工況進(jìn)行適當(dāng)合并，每一加載工況依據(jù)某一檢驗項目為主，兼顧其它檢驗項目。具體的試驗荷載是根據(jù)各個控制截面的設(shè)計彎矩，通過等效的試驗車輛荷載加載到相應(yīng)位置來實現(xiàn)的，靜載加載各工況加載布置待定。5.4.5.4試驗加載程序1.零載&

9、#222;工況PB-1-1ÞPB-1-2ÞB-1-3Þ回02.零載Þ工況PB-2-1Þ PB-2-2ÞB-2-3Þ回0；3.其他工況基本同步驟12。5.4.5.5 靜載試驗數(shù)據(jù)測試方法1.應(yīng)力測試，采用在試驗截面粘貼混凝土應(yīng)變片(阻值120W)測試混凝土應(yīng)變/應(yīng)力，并通過不同位置補(bǔ)償點實現(xiàn)對環(huán)境溫度等因素的補(bǔ)償，應(yīng)變采用數(shù)字應(yīng)變儀自動采集存儲。2.變形測試，采用全站儀測量主要受力構(gòu)件八分點撓度測點的豎向變形。3.溫度測量，采用紅外溫度測試儀測量主要受力構(gòu)件表面的溫度及環(huán)境溫度。5.4.5.6靜載試驗數(shù)據(jù)處理及測試流程為實現(xiàn)對

10、加載試驗的實時控制，保證結(jié)構(gòu)安全，在試驗過程中及時地將實測控制數(shù)據(jù)及應(yīng)力、撓度等換算處理，并與試驗設(shè)計計算值進(jìn)行比較，以判斷試驗荷載下的結(jié)構(gòu)工件作性能。按工況并以輪位圖加載，測量各類數(shù)據(jù)、應(yīng)力、撓度等。采用首先用40%試驗荷載預(yù)載，然后按級加載。應(yīng)力及撓度測試流程圖分別見圖4-15、圖4-16。圖4-15 應(yīng)力測試流程 圖4-16 撓度測試流程5.4.5.7靜載試驗規(guī)劃1.靜力試驗應(yīng)選擇在氣溫變化不大（T<1）和結(jié)構(gòu)溫度趨于穩(wěn)定的時間間隔內(nèi)進(jìn)行。試驗過程中在量測荷載作用下結(jié)構(gòu)響應(yīng)的同時應(yīng)對應(yīng)地測量結(jié)構(gòu)表面溫度。2.觀測腳手架搭設(shè)及測點附屬設(shè)施設(shè)置腳手架的搭設(shè)要因地制宜、牢固可靠，方便布置

11、安裝觀測儀表，同時要保證不影響儀表和測點的正常工作，且不干擾測點附屬設(shè)施。在不便搭設(shè)固定腳手架的情況下，可考慮采用輕便靈活的吊架、掛籃或?qū)Ｓ玫臉蛄簷z查設(shè)備（檢查車、檢查架等）。在安裝撓度、水平位移等測點的觀測儀表時，一般需要設(shè)置木樁、支架等測點附屬設(shè)施。測點附屬設(shè)施除要滿足儀表的安裝要求外，還應(yīng)保證其自身不受被測試結(jié)構(gòu)變形、位移的影響，并能承受試驗時可能產(chǎn)生的其它外界干擾，如試驗人員行走等。陽光直射的應(yīng)變測點，應(yīng)設(shè)置遮擋陽光的設(shè)施，以減少溫度變化造成的觀測誤差。觀測腳手架與測點附屬設(shè)施應(yīng)分開搭設(shè)、互不影響。觀測腳手架及測點附屬設(shè)施應(yīng)有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，以保證測試人員的安全和測試結(jié)果精確

12、可靠。3.正式加載試驗前，先在各個試驗截面處進(jìn)行預(yù)加載試驗，預(yù)加載試驗荷載持續(xù)時間以不小于30分鐘為宜。預(yù)加載的目的在于使結(jié)構(gòu)進(jìn)入正常工作狀態(tài)以及檢查試驗測試系統(tǒng)裝置和試驗組織是否能處于正常工作狀態(tài)。4.加卸載的時間選擇與控制。為了減少溫度變化對試驗造成的影響，加載試驗時間以晚9時至晨6時為宜。尤其是采用重物直接加載，加卸載周期比較長，只能在夜間進(jìn)行試驗。對于采用車輛等加卸載迅速的試驗方式，如夜間試驗照明等有困難時，亦可安排在白天進(jìn)行試驗。但在晴天或多云的天氣下進(jìn)行加載試驗時，每一加卸載周期所花費的時間不宜超過20分鐘。5.加卸載穩(wěn)定時間取決于結(jié)構(gòu)變位達(dá)到穩(wěn)定所需的時間。要求在前一荷載階段內(nèi)結(jié)

13、構(gòu)變位相對穩(wěn)定后，方可進(jìn)入下一荷載階段。同一級荷載內(nèi)，結(jié)構(gòu)最大變位測點在最后5分鐘內(nèi)的變位增量小于第一個5分鐘變位增量的15，或小于量測儀器的最小分辨值時，則認(rèn)為結(jié)構(gòu)變位達(dá)到相對穩(wěn)定。但當(dāng)進(jìn)行主要控制截面最大內(nèi)力加載程序時，加卸載穩(wěn)定時間應(yīng)不少于15分鐘。6.靜力試驗荷載持續(xù)時間，原則上主要取決于結(jié)構(gòu)變位達(dá)到相對穩(wěn)定所需要的時間，只有結(jié)構(gòu)變位達(dá)到相對穩(wěn)定后，才能進(jìn)入下一荷載階段。在進(jìn)行各試驗截面應(yīng)力檢驗時，同一級荷載內(nèi)，結(jié)構(gòu)最大應(yīng)變測點，在最后5分鐘內(nèi)的應(yīng)變增量小于前一個5分鐘應(yīng)變增量的15%，或小于所用量測儀器的最小分辨值，即認(rèn)為結(jié)構(gòu)變位達(dá)到相對穩(wěn)定。各個試驗跨的靜力試驗荷載持續(xù)時間以不小于

14、30分鐘為宜。7.全部測點在正式加載試驗前均應(yīng)進(jìn)行零級荷載的讀數(shù)，對各控制截面應(yīng)力檢驗時，對應(yīng)變測點，以后每次加載后應(yīng)立即讀數(shù)一次，并在結(jié)構(gòu)變位達(dá)到相對穩(wěn)定后，進(jìn)入下一級荷載前再讀數(shù)一次，只有對結(jié)構(gòu)應(yīng)變較大的測點，宜每隔5分鐘觀測一次，以觀測結(jié)構(gòu)變位是否達(dá)到相對穩(wěn)定，并在加載或卸載完成30分鐘后開始量測。8.若加載過程中，發(fā)生下列情況之一時應(yīng)中途終止加載：控制測點應(yīng)力或力值超過計算值，并且達(dá)到或超過按規(guī)范安全條件要求反算的控制應(yīng)力或力值時；控制測點變位，如主要受力構(gòu)件的豎向撓度、主塔的水平位移等，超過設(shè)計允許值時；結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)受力損傷或局部發(fā)生損壞、開裂，影響橋梁承載能力和正常使用時。9.靜載

15、試驗的加載控制與安全措施試驗指揮人員在加載試驗過程中應(yīng)隨時掌握各方面情況，對加載進(jìn)行控制。既要取得良好的試驗效果，又要確保人員、儀表設(shè)備及橋梁的安全，避免不應(yīng)有的損失。應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計的加載程序進(jìn)行加載，荷載的大小，截面內(nèi)力的大小都應(yīng)由小到大逐漸增加，并隨時作好停止加載和卸載的準(zhǔn)備。對加載試驗的控制點應(yīng)隨時觀測，隨時計算并將計算結(jié)果報告試驗指揮人員，如實測值超過計算值較多，則應(yīng)暫停加載，待查明原因再決定是否繼續(xù)加載。試驗人員如發(fā)現(xiàn)其它測點的測值有較大的反常變化也應(yīng)查找原因，并及時向試驗指揮人員報告。加載過程中應(yīng)指定人員隨時觀察結(jié)構(gòu)各部位可能產(chǎn)生的新裂縫，注意觀察構(gòu)件薄弱部位是否有開裂、破損，組合構(gòu)

16、件的結(jié)合面是否有開裂錯位，支座附近混凝土是否開裂，橫隔板的接頭是否拉裂，結(jié)構(gòu)是否產(chǎn)生不正常的響聲，加載時墩臺是否發(fā)生搖晃現(xiàn)象等等。如發(fā)生這些情況應(yīng)報告試驗指揮人員，以便采取相應(yīng)的措施。試驗過程中發(fā)生下列情況時應(yīng)中途終止加載：控制測點應(yīng)力值已達(dá)到或超過理論計算的控制應(yīng)力值時；控制測點變位（或撓度）超過規(guī)范允許值時；5.4.5.8由于加載，使結(jié)構(gòu)裂縫的長度，縫寬急劇增加，新裂縫大量出現(xiàn)，縫寬超過允許值的裂縫大量增多，對結(jié)構(gòu)使用壽命造成較大的影響時；5.4.5.9橋梁加載時沿跨長方向的實測撓度曲線分布規(guī)律與計算值相差過大或?qū)崪y撓度超過計算值過多時；發(fā)生其它損壞，影響橋梁承載能力或正常使用時。5.4.

17、6靜載試驗結(jié)果分析5.4.6.1靜載試驗數(shù)據(jù)修正1.測值修正。根據(jù)各類儀表的標(biāo)定結(jié)果進(jìn)行測試數(shù)據(jù)的修正，如機(jī)械式儀表的校正系數(shù)，電測儀表的率定系數(shù)，靈敏系數(shù)，電阻應(yīng)變觀測的導(dǎo)線電阻影響等等。當(dāng)這類因素對測值的影響小于1%時可不予修正。2.溫度影響修正。由于溫度對測試的影響比較復(fù)雜，通常采取縮短加載時間，選擇溫度穩(wěn)定性較好的時間進(jìn)行試驗等辦法，盡量減小溫度對測試精度的影響。需要時，一般可采用綜合分析的方法來進(jìn)行溫度影響修正，即利用加載試驗前進(jìn)行的溫度穩(wěn)定觀測數(shù)據(jù)，建立溫度變化(測點處構(gòu)件表面溫度或空氣溫度)和測點測值(應(yīng)變和撓度)變化的線性關(guān)系(溫飄試驗)，然后按下式進(jìn)行溫度修正計算： 式中，S

18、溫度修正后的測點加載測值變化；S溫度修正前的測點加載測值變化；Dt相應(yīng)于S觀測時間段內(nèi)的溫度變化()。對應(yīng)變宜采用構(gòu)件表面溫度，對撓度宜采用氣溫；Kt空載時溫度上升l時測點測值變化量。如測值變化與溫度變化關(guān)系較明顯時可采用多次觀測的平均值。 式中，DS空載時某一時間區(qū)段內(nèi)測點測值變化量；Dt1相應(yīng)于DS同一時間區(qū)段內(nèi)溫度變化量。溫飄試驗方法：橋梁結(jié)構(gòu)在空載狀態(tài)下，對測試斷面應(yīng)力測定進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并記錄采集時刻的溫度，采集時間間隔可為10分鐘。通過數(shù)據(jù)處理，建立溫度與時間、溫度與測定應(yīng)變之間的關(guān)系。試驗中的應(yīng)變數(shù)據(jù)根據(jù)溫飄試驗結(jié)果進(jìn)行溫度修正。3.支點沉降影響的修正。當(dāng)支點沉降量較大時，應(yīng)修正其

19、對撓度值的影響，修正量C按下式計算： 式中，測點的支點沉降影響修正量：A支點到B支點的距離；撓度測點到A支點的距離；A支點沉降量；B支點沉降量。5.4.6.2各測點變位(撓度、位移和沉降)與應(yīng)變的計算1.總變位(或總應(yīng)變)： 2.彈性變位(或彈性應(yīng)變)： 3.殘余變位(或殘余應(yīng)變)： 式中，加載前測值；Si加載達(dá)到穩(wěn)定時測值；卸載后達(dá)到穩(wěn)定時測值。5.4.6.3測點實測應(yīng)力計算在單向應(yīng)力狀態(tài)下，測點應(yīng)力可按下式進(jìn)行計算： 式中，測點應(yīng)力；構(gòu)件材料的彈性模量；測點實測應(yīng)變值。在主應(yīng)力方向已知的平面應(yīng)力狀態(tài)下，測點應(yīng)力可按下述公式進(jìn)行計算： 式中，構(gòu)件材料的彈性模量；構(gòu)件材料的泊松比；、相互垂直的

20、主應(yīng)變；、相互垂直的主應(yīng)力。5.4.6.4主要測點的校驗系數(shù)及相對殘余變形的計算1.對加載試驗的主要測點(即控制測點或加載試驗效率最大部位測點)可按下式計算校驗系數(shù)x： 式中，試驗荷載作用下量測的彈性變位(或應(yīng)變)值；試驗荷載作用下的理論計算變位(或應(yīng)變)值。2.Se與Ss的比較，可用實測的橫截面平均值與計算值比較，也可考慮荷載橫向不均分布而選用實測最大值與考慮橫向增大系數(shù)的計算值進(jìn)行比較。橫向增大系數(shù)最好采用實測值，如無實測值也可采用理論計算值。3.對加載試驗的主要測點，應(yīng)按下式計算其相對殘余變位(或應(yīng)變)： 式中，相對殘余變位(或應(yīng)變)，、意義同前。5.4.6.5試驗曲線的整理1.列出各加

21、載工況下主要測點實測變位(或應(yīng)變)與相應(yīng)的理論計算值的對照表，并繪制出其關(guān)系曲線。2.繪制各加載工況下主要控制點的變位(或應(yīng)變等)與荷載的關(guān)系曲線。3.繪制各加載工況下控制截面應(yīng)變(或撓度)分布圖、沿縱橋向撓度分布圖、截面應(yīng)變沿高度分布圖等。5.4.6.6裂縫發(fā)展情況若存在裂縫，應(yīng)進(jìn)行觀測，在測試截面拉應(yīng)力較大時也應(yīng)進(jìn)行檢查。1.當(dāng)裂縫數(shù)量較少時可根據(jù)試驗前后觀測情況及裂縫觀測表對裂縫狀況進(jìn)行描述。2.當(dāng)裂縫發(fā)展較多時應(yīng)選擇結(jié)構(gòu)有代表性部位描繪裂縫展開圖，圖上應(yīng)注明各加載程序裂縫長度和寬度的發(fā)展。5.4.6.7撓度結(jié)果分析豎向?qū)崪y位移與理論計算的比較，計算各工況兩次加載實測豎向結(jié)果的平均值、理

22、論計算值及結(jié)構(gòu)校驗系數(shù)。按照大跨徑混凝土橋梁的試驗方法(YC4-4/1982)，實測值與計算值進(jìn)行對照，如滿足規(guī)范限值要求，表明本橋的靜載試驗結(jié)果滿足橋梁設(shè)計及檢定規(guī)范的要求。5.4.6.8應(yīng)力結(jié)果分析按照大跨徑混凝土橋梁的試驗方法(YC4-4/1982)，實測值與計算值進(jìn)行對照，如滿足規(guī)范限值，表明本橋的靜載試驗結(jié)果滿足橋梁設(shè)計及檢定規(guī)范的要求。實測的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件主要控制截面應(yīng)變沿高度分布圖符合平截面假定，實測的控制點變位或應(yīng)變與荷載的關(guān)系曲線接近于直線，說明橋梁結(jié)構(gòu)或構(gòu)件處于良好的彈性工作狀況。5.5動載試驗5.5.1動載測試主要包括自振特性測試和行車激振試驗。自振特性測試是測試主要受力構(gòu)件

23、的自振頻率和振型。行車激振試驗包括跳車試驗和無障礙行車試驗，分別模擬橋面有無損傷時橋面行車對橋跨結(jié)構(gòu)的沖擊作用。5.5.2自振特性測試方法是測試環(huán)境隨機(jī)荷載激振而引起的橋跨結(jié)構(gòu)微幅振動響應(yīng)，并通過計算機(jī)記錄并實施FFT信號處理分析出頻域響應(yīng)結(jié)果，并根據(jù)實測結(jié)果判斷結(jié)構(gòu)的動力特性是否滿足規(guī)范要求，橋梁的實際狀況是否達(dá)到設(shè)計要求。行車試驗采用車輛以特定速度往返通過橋跨結(jié)構(gòu)，測定橋跨結(jié)構(gòu)在運行車輛荷載作用于的動力響應(yīng)。障礙行車(跳車)試驗是在測試截面所對應(yīng)的橋面上設(shè)置障礙物來模擬橋面鋪裝局部損傷狀態(tài)，來測定橋跨結(jié)構(gòu)在橋面處于不良狀態(tài)時運行車輛荷載作用下的動力響應(yīng)。由動態(tài)應(yīng)變儀測試主要受力構(gòu)件的動態(tài)應(yīng)

24、變，并由橋梁光電撓度儀測試主要受力構(gòu)件的動撓度。5.5.3動載試驗包括自振特性測試和行車激振試驗。5.5.3.1.自振特性試驗測定結(jié)構(gòu)固有振動特性，包括橋跨結(jié)構(gòu)頻率、阻尼比和沖擊系數(shù)。5.5.3.2激振試驗激振試驗包括無障礙行車試驗和跳車試驗，主要針對主要受力構(gòu)件結(jié)構(gòu)的L/2截面、L/4截面進(jìn)行。1.無障礙行車試驗，主要測試各截面在行車(1040km/h)激振下的動應(yīng)力和動撓度及動力增大系數(shù)(沖擊系數(shù))。2.跳車試驗，主要測試各截面在跳車(520km/h)激振下的動應(yīng)力和動撓度及動力增大系數(shù)(沖擊系數(shù))。動載試驗儀器采用江蘇東華的DH5920動態(tài)測試分析系統(tǒng)，如圖4-13所示。 圖4-13 D

25、H5920動態(tài)測試分析系統(tǒng) 圖4-14 BJQN-5A橋梁撓度儀5.5.4測試內(nèi)容與測點布置5.5.4.1動載試驗測試內(nèi)容主要受力構(gòu)件豎向、橫向自振頻率及振型、阻尼；速度為1060km/h的測試斷面的行車沖擊系數(shù)；速度為540km/h、障礙物高度為7.5cm時，測試斷面的跳車沖擊系數(shù)。5.5.4.2動載試驗測點布置動應(yīng)力測點：在主要受力構(gòu)件跨中、L/4斷面布置動應(yīng)力測點。動位移測點：在主要受力構(gòu)件跨中斷面布置豎向位移測點和橫橋向位移測點。加速度測點：在主要受力構(gòu)件跨中、L/4斷面布置加速度測點，跨中測試斷面布置兩個測點，一個為橫向，一個為縱向；L/4測試斷面布置一個縱向測點。5.5.5 動載試

26、驗方法5.5.5.1 測試系統(tǒng)選擇1.測試系統(tǒng)分為電磁式測試系統(tǒng)、壓電式測試系統(tǒng)、電阻應(yīng)變式測試系統(tǒng)或光電式測試系統(tǒng)。在選擇測試系統(tǒng)時，注意測振儀器的技術(shù)指標(biāo)，使傳感器、放大器、記錄裝置組成的測試系統(tǒng)的靈敏度、動態(tài)范圍、幅頻特性和幅值范圍等指標(biāo)滿足被測結(jié)構(gòu)動力特性范圍的要求，測試儀表精度應(yīng)不大于預(yù)計測量值的10。2.試驗前，對測試系統(tǒng)進(jìn)行靈敏度、幅頻特性、相頻特性線性度等進(jìn)行標(biāo)定。當(dāng)采用分部標(biāo)定法進(jìn)行測試系統(tǒng)標(biāo)定時，如分別標(biāo)定傳感器、放大器和記錄儀的靈敏度為Ks、Kf、Kr，則測試系統(tǒng)總的靈敏度可按下式計算：K=KsKfKr (7.4-1)5.5.5.2 動載試驗方法1.脈動試驗在橋面無交通荷

27、載、橋梁附近無規(guī)則振源的情況下，測定橋跨結(jié)構(gòu)由于橋址處風(fēng)荷載、地脈動或水流等隨機(jī)荷載激振而引起的橋跨結(jié)構(gòu)微幅振動響應(yīng)。脈動試驗主要測定橋跨結(jié)構(gòu)固有模態(tài)頻率和臨界阻尼比。2.無障礙行車試驗在橋面無任何障礙的情況下，用1輛重載汽車沿橋梁中心線，以5km/h、10km/h的速度往返通過橋跨結(jié)構(gòu)，測定橋跨結(jié)構(gòu)在運行車輛荷載作用下的動力響應(yīng)和沖擊系數(shù)。動應(yīng)力測點圖4-17 行車試驗示意圖3.跳車試驗?zāi)M橋面鋪裝局部損傷狀態(tài)下，橋跨結(jié)構(gòu)在運行車輛荷載作用下的動力響應(yīng)和沖擊系數(shù)。其基本荷載及作用方法與無障礙行車試驗相同；而模擬橋面鋪裝局部損傷的方法，是在橋跨結(jié)構(gòu)橋面適當(dāng)位置設(shè)置橫斷面為高7.5cm、底寬30

28、cm的三角形木板制作的障礙物，實現(xiàn)對橋面損傷后凹凸起伏的典型化模擬。動應(yīng)力測點圖4-18 跳車試驗示意圖4.橋梁結(jié)構(gòu)振型測定測定橋梁結(jié)構(gòu)振型可采用下述兩種方法中的一種：在所要測定橋梁結(jié)構(gòu)振型的峰、谷點上布設(shè)測振傳感器(拾振器)，用放大特性相同的多路放大器和記錄特性相同的多路記錄儀，同時測記各測點的振動響應(yīng)信號。將結(jié)構(gòu)分成若干段，選擇某一分界點作為參考點，在參考點和各分界點分別布設(shè)測振傳感器(拾振器)，用放大特性相同的多路放大器和記錄特性相同的多路記錄儀，同時測記各測點的振動響應(yīng)信號。5.結(jié)構(gòu)沖擊系數(shù)通過對動應(yīng)力曲線的分析，計算車輛動力作用過程中，應(yīng)力或應(yīng)變響應(yīng)均值與峰值過程，從而比較推求計算出

29、測點應(yīng)力的沖擊系數(shù)。5.5.5.3動載試驗數(shù)據(jù)處理方法1.擬采用脈動法或重車激振余振法進(jìn)行自振頻率測試，由加速度傳感器作拾振器，經(jīng)電荷放大，然后進(jìn)行信號處理。通過對脈動及汽車過橋后的余振波形進(jìn)行譜分析，得到脈動時橋梁的自振頻率及阻尼比。對過橋時及過橋后的波形進(jìn)行譜分析，繪制典型的傳遞函數(shù)及相干函數(shù)分析曲線以及典型的豎向脈動幅值譜分析曲線。一般情況下，橋面系對豎向剛度的影響及橋梁順橋向的約束作用較大。用余振波形分析得到的頻率除順橋向外，與脈動測試結(jié)果十分接近。2.動應(yīng)力是根據(jù)靜載試驗結(jié)果，在各種車速及工況下進(jìn)行試驗；截面沖擊系數(shù)采用動應(yīng)力來換算；內(nèi)力影響線測試、動態(tài)增大效應(yīng)也采用動應(yīng)力換算的方法進(jìn)行。激振測試流程和數(shù)據(jù)處理流程分別見圖2-19、圖2-20。圖4-19激振測試流程圖4-20激振試驗數(shù)據(jù)處理流程3.橋跨結(jié)構(gòu)測點振動加速度，采用伺服加速度傳感器，配伺服放大器由計算機(jī)記錄其輸出信號。通過對拾振器及加速度傳感器記錄到的位移及加速度時程曲線進(jìn)行峰峰值的掃描分析，求出橋梁結(jié)構(gòu)的最大位移及加速度振幅。通過對各振動信號進(jìn)行幅值與相位譜、功率譜、相干函數(shù)分析，得出橋跨結(jié)構(gòu)的自振頻率。通過對脈動波形及汽車過橋后的余振波形進(jìn)行傳遞函數(shù)、相干函數(shù)及功率譜分析，得出各階振動頻率，并通過功率譜密度函數(shù)分析得出橋梁結(jié)構(gòu)的振型。4.用動應(yīng)變測得的橋