橋梁靜動(dòng)載試驗(yàn)方法

1、橋梁靜動(dòng)載試驗(yàn)的方法研究摘要：橋梁的荷載試驗(yàn)是對(duì)橋梁進(jìn)行評(píng)定的重要方式， 橋梁的荷載試驗(yàn)包括靜載試驗(yàn)和動(dòng)載試驗(yàn)兩種， 本文將對(duì)這兩種試驗(yàn)進(jìn)行具體的研究。關(guān)健詞：橋梁工程、動(dòng)載試驗(yàn)、靜載試驗(yàn)1 引言：隨著現(xiàn)代橋梁工程技術(shù)的發(fā)展，橋梁的建設(shè)結(jié)構(gòu)也趨于多樣化。在對(duì)新建的橋梁和已建的橋梁， 進(jìn)行營(yíng)運(yùn)質(zhì)量的鑒定和檢測(cè)時(shí)通常使用的方法， 就是對(duì)橋梁進(jìn)行荷載的試驗(yàn)， 從而對(duì)橋梁的承載力以及運(yùn)營(yíng)的何載等級(jí)進(jìn)行科學(xué)的評(píng)定。 橋梁的何載試驗(yàn)具體包括動(dòng)載試驗(yàn)和靜載試驗(yàn)兩種。 靜載試驗(yàn)是在對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行試驗(yàn)荷載作用下的控制截面的應(yīng)變、 位移以及裂縫等的測(cè)試， 用來分析和評(píng)定橋梁的承載能力。動(dòng)載試驗(yàn)是對(duì)橋梁在動(dòng)載作用下

2、的響應(yīng)測(cè)試， 來分析橋梁的頻率、阻尼和振動(dòng)和模態(tài)等參數(shù)， 并根據(jù)動(dòng)力響應(yīng)和模態(tài)參數(shù)來做出橋梁的何載力評(píng)定。2 橋梁的靜載試驗(yàn)2.1 荷載作用下的橋梁結(jié)構(gòu)驗(yàn)算：在明確了橋梁的結(jié)構(gòu)之后，首先要進(jìn)行的就是理論的分析和計(jì)算， 也就是按照試驗(yàn)橋梁的設(shè)計(jì)圖紙與設(shè)計(jì)的荷載，來選取合理的計(jì)算圖式并按照設(shè)計(jì)的規(guī)范， 計(jì)算出橋梁的結(jié)構(gòu)圖設(shè)計(jì)內(nèi)力。目的就是為了確定各種控制截面的位置及控制截面的最不利活載內(nèi)力， 從而為檢測(cè)截面的選取以及加載方案提供主要依據(jù)?？茖W(xué)合理的計(jì)算是保證試驗(yàn)成功進(jìn)行的前提條件， 一般情況下橋梁的實(shí)際結(jié)構(gòu)和組成材料， 與設(shè)計(jì)理論存在一定的差別， 所以需要將模型進(jìn)行合理的簡(jiǎn)化，并合理的確定邊界條件

3、和材料參數(shù)。2.2 橋梁測(cè)點(diǎn)的布置和截面的選擇：靜力荷載的試驗(yàn)既需要滿足橋梁承載力與使用性能的真實(shí)全面評(píng)定，又需要考慮到試驗(yàn)成本的控制，所以需要進(jìn)行合理的簡(jiǎn)化。 通常荷載試驗(yàn)是選擇不同結(jié)構(gòu)形式、 不同跨徑的橋孔中具有代表性的一孔或幾孔進(jìn)行的。 變形的測(cè)點(diǎn)應(yīng)該布置在被測(cè)橋孔的 4 分點(diǎn)或 8 分點(diǎn)所在的截面上，根據(jù)選擇的儀器或者實(shí)際的情況，可以布置在橋面或橋梁底面， 至少需要在各截面的橫橋向分別布置 3 個(gè)點(diǎn)。應(yīng)力的測(cè)點(diǎn)應(yīng)該布置在被測(cè)理論計(jì)算的控制截面上，每個(gè)截面應(yīng)該根據(jù)橋的寬度與高度，在橫縱向布置多個(gè)測(cè)點(diǎn)。2.3 加載方案的選擇：測(cè)點(diǎn)及截面布置完成之后，要需要制定合理的加載方案，如加載的方式、

4、 加載的位置以及加載的程序。目前常用的加載方式有車輛荷載加載、 專用加力架加載以及重物加載三種， 選擇時(shí)應(yīng)該根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行。 加載的位置和加載的重量則應(yīng)該通過試驗(yàn)荷載效應(yīng)計(jì)算來決定。 當(dāng)加載的方式確定以后， 要根據(jù)加載物的體積重量等特點(diǎn)， 將其簡(jiǎn)化為集中荷載或者均勻荷載布置在計(jì)算的結(jié)構(gòu)上，從而使各截面產(chǎn)生的內(nèi)力， 接近設(shè)計(jì)的最不利活載產(chǎn)生的內(nèi)力，目的就是盡量使用最少最合理的加載物來達(dá)到最大效果。 加載程序的設(shè)計(jì)是為了使試驗(yàn)?zāi)軌蝽樌M(jìn)行， 并有效的獲取真實(shí)的數(shù)據(jù)， 提高試驗(yàn)工作的效率， 同時(shí)也要防止試驗(yàn)中結(jié)構(gòu)發(fā)生意外破壞。 對(duì)試驗(yàn)的工序進(jìn)行具體安排的工作， 其主要的內(nèi)容包括確定各控制截面

5、試驗(yàn)的工序，確定試驗(yàn)加載及卸載的程序，確定加載的時(shí)間，以及確定變形的測(cè)量和測(cè)量工作的方式與方法。2.4 靜載試驗(yàn)儀器的選用：靜載試驗(yàn)主要的檢測(cè)目的是測(cè)量橋梁結(jié)構(gòu)的變形和應(yīng)變，橋梁結(jié)構(gòu)的變形可采用撓度儀、精密水準(zhǔn)儀、百分表以及連通管等儀器； 而對(duì)于應(yīng)變的測(cè)試則可根據(jù)試驗(yàn)方法的不同選擇電阻應(yīng)變儀、機(jī)械式應(yīng)變計(jì)等；在選擇儀器時(shí)應(yīng)該盡量注意： （一）所選的儀器必須滿足測(cè)試的精度要求， 通常情況下要求所測(cè)量的結(jié)果誤差小于 5%，也不能過于盲目的追求精度，因?yàn)閮x器越精確對(duì)環(huán)境的要求就越高；（二）儀器應(yīng)該具有足夠的量程，來滿足測(cè)試的需要，盡量的避免在試驗(yàn)中進(jìn)行儀器的調(diào)試； （三）測(cè)量相同內(nèi)容時(shí)，應(yīng)該選用同一

6、種規(guī)格的儀器進(jìn)行測(cè)量，以免出現(xiàn)誤差； （四）對(duì)儀器進(jìn)行選擇時(shí)，還要客觀的考慮到環(huán)境的影響因素， 通常電子儀器的適應(yīng)性較差，機(jī)械式儀器的適應(yīng)性則較強(qiáng)，但適應(yīng)性最強(qiáng)的要屬光學(xué)儀器。所以在選擇儀器時(shí)要根據(jù)實(shí)際的環(huán)境，再結(jié)合測(cè)量的需要進(jìn)行選擇。2.5 數(shù)據(jù)的采集與分析：試驗(yàn)成功關(guān)鍵就是現(xiàn)場(chǎng)的組織操作和數(shù)據(jù)采集工作，所以要求現(xiàn)場(chǎng)的技術(shù)人員和工作人員必須準(zhǔn)備充分。 加載前要對(duì)工作面、測(cè)點(diǎn)的布置、 儀器的安裝以及加載系統(tǒng)等進(jìn)行全面的協(xié)調(diào)和準(zhǔn)備。準(zhǔn)備工作完成以后就可以開始加載試驗(yàn)， 試驗(yàn)時(shí)交通必須封閉。試驗(yàn)過程中要求進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控， 對(duì)現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)記錄。如果出現(xiàn)異常應(yīng)當(dāng)及時(shí)進(jìn)行處理。 現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)

7、是進(jìn)行試驗(yàn)分析和橋梁使用性能評(píng)定的主要依據(jù)。 而這些數(shù)據(jù)還要進(jìn)行科學(xué)的處理才能得到真實(shí)的試驗(yàn)結(jié)果， 并根據(jù)進(jìn)一步的分析和計(jì)算得出橋梁的承載能力和使用性能。3 橋梁的動(dòng)載試驗(yàn)3.1 試驗(yàn)的儀器選用：應(yīng)該選擇的主要?jiǎng)虞d試驗(yàn)檢測(cè)儀器有傳感器、放大器、磁帶記錄儀、光線示波器以及數(shù)據(jù)信號(hào)處理機(jī)等。在進(jìn)行儀器選擇時(shí)也要根據(jù)實(shí)際環(huán)境和試驗(yàn)需要，選擇合適且盡量簡(jiǎn)化的儀器。而且儀器的選擇要匹配。3.2 試驗(yàn)的方法：進(jìn)行動(dòng)載試驗(yàn)的方法主要有三種（一）脈動(dòng)試驗(yàn)：當(dāng)橋面上沒有汽車通過和其他的周期性干擾力時(shí)， 在有風(fēng)、地面微振等環(huán)境下，橋梁所受到的激勵(lì)應(yīng)該是平穩(wěn)的各態(tài)歷經(jīng)寬帶隨機(jī)激勵(lì)。結(jié)構(gòu)所響應(yīng)的主諧量是在固有的頻率附

8、近進(jìn)行振動(dòng)， 可以通過脈動(dòng)測(cè)試確定結(jié)構(gòu)的固定頻率； （二）跳車試驗(yàn)：這種試驗(yàn)方法是汽車在跨過 15 厘米高的跳板后制動(dòng)，然后測(cè)量此時(shí)橋梁結(jié)構(gòu)在附加汽車的重量以后的衰減振動(dòng)， 以確定橋梁的抗沖擊系數(shù)， 從而分析橋梁結(jié)構(gòu)的振動(dòng)性能；（三）跑車試驗(yàn)：這項(xiàng)目試驗(yàn)主要是測(cè)試當(dāng)汽車在橋上行駛時(shí)，橋梁結(jié)構(gòu)的強(qiáng)迫性振動(dòng)響應(yīng)， 以及車輛通過以后的振動(dòng)衰減情況。3.3 動(dòng)載試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析：（一）橋梁固有的頻率：橋梁的豎向和橫向各階段的自振頻率， 可以通過測(cè)試儀器直接進(jìn)行測(cè)試記錄， 并確定時(shí)域歷程曲線、 功率圖譜上的峰值等。 測(cè)試完成后將實(shí)際試測(cè)的結(jié)果與理論值進(jìn)行比較， 就可以評(píng)估出橋梁結(jié)構(gòu)的剛度及性能， 如果實(shí)測(cè)

9、的數(shù)值大于理論的計(jì)算數(shù)值， 就說明橋梁的風(fēng)度較強(qiáng)， 反之則說明剛度偏小，有可能存在較大裂縫或其他問題。在實(shí)際的試驗(yàn)中，通常要求實(shí)測(cè)的頻率需大于理論分析得到的頻率值， 因?yàn)槔碚摲治鲋泻雎粤藰蛄旱臋M隔梁和橋面鋪裝等，結(jié)構(gòu)的剛度對(duì)橋梁剛度增大的貢獻(xiàn)；（二）阻尼比： 根據(jù)脈動(dòng)試驗(yàn)的數(shù)據(jù)和各種識(shí)別的方法，就可以計(jì)算出橋梁結(jié)構(gòu)振動(dòng)各階模態(tài)的阻尼。 （三）沖擊系數(shù)：目前來講唯一可靠的方法就是， 通過動(dòng)載試驗(yàn)測(cè)試橋梁結(jié)構(gòu)的沖擊系數(shù)。 可以根據(jù)跑車試驗(yàn)測(cè)出的數(shù)據(jù)來計(jì)算出橋梁的沖擊系數(shù)。 通過此沖擊系數(shù)可以對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的行車性能進(jìn)行評(píng)定。 實(shí)測(cè)的沖擊系數(shù)如果與理論值差距較大，就說明橋梁行車性能較差。 但是目前采用的沖擊系數(shù)評(píng)定橋梁結(jié)構(gòu)的方法，還有待改進(jìn)和提高。 （四）振型：振型的試驗(yàn)所采用的方法，就是將若干傳感器安裝在橋梁結(jié)構(gòu)的代表部位， 當(dāng)激振裝置激發(fā)結(jié)構(gòu)共