橋梁結構動載試驗總結

5橋梁動載試驗第一節(jié)動載試驗的方法和程序第二節(jié)橋梁結構動力響應的測試第三節(jié)動測數(shù)據(jù)分析與評價5.1動載試驗的方法和程序導致橋梁振動的因素：發(fā)動機的抖動、路面不平滑、人群荷載、風荷載、地震等。車輛數(shù)量增多、載重量增大、速度增高等加劇了橋梁的振動。大跨度、超大跨度的橋梁，地震、風荷載往往是控制因素。因此，車輛振動和其它動力荷載已經成為橋梁設計、施工、管理、養(yǎng)護、維修等方面的重要因素之一。橋梁結構的振動問題多采用理論分析和現(xiàn)場測試相結合的研究方法，因此，振動測試是解決工程結構的重要手段。振動測試技術的發(fā)展：一方面表現(xiàn)為風洞試驗、模擬地震振動臺試驗、擬動力試驗等得到了廣泛的應用；另一方面表現(xiàn)為工程結構在地震荷載、風荷載、車輛動力荷載等作用下動力反應的現(xiàn)場測試手段得到了很大改進。橋梁結構的動載試驗：利用某種激振方法激起橋梁結構的振動，測定橋梁結構的固有頻率、阻尼比、振型、動力沖擊系數(shù)、動力響應（加速度、動撓度）等參量的試驗項目，從而宏觀判斷橋梁結構的整體剛度、運營性能。橋梁結構的動載試驗與靜載試驗的目的、測試內容等方面有所不同，但對于全面分析掌握橋梁結構的工作性能是同等重要。試驗步驟：準備、試驗、分析總結三個階段。試驗性質：生產鑒定性、科學研究性。一般采用現(xiàn)場實際結構測試，有時也可采用結構模型動載試驗（實驗室試驗），如風洞試驗（大跨度橋梁的風致振動試驗）、模擬地震振動臺（橋梁結構的地震響應試驗）等。橋梁動載試驗的基本任務：1.結構動力特性：自振頻率、阻尼特性、振型。2.強迫振動響應：振幅、動應力、加速度等。3.動荷載的動力特性：測定引起結構振動作用力的大小、方向、頻率與作用規(guī)律等。橋梁結構動載試驗中，隨時間變化的物理量一般稱為信號，如位移、應變、振幅、加速度等。動載試驗信號比較復雜，表現(xiàn)為：

1.振源和結構的振動響應都是隨時間而變化的，是隨機的、不確定的；

2.橋梁結構自由度多、車輛和橋梁耦合振動，其動力特性就更為復雜；

3.干擾信號多且沒有規(guī)律。時域描述：信號的幅值隨時間變化的數(shù)學表達式，稱為信號的時域描述。如加速度時程曲線、位移時程曲線等。信號的時域描述比較簡單、直觀，通過多個測點的時程曲線，可以分析出結構的振幅、振型、阻尼特性、動力沖擊系數(shù)等參量。時域描述不能明確揭示信號的頻率成分和振動系統(tǒng)的傳遞特性。頻域描述：對信號進行頻譜分析，研究其頻率結構及其對應的幅值大小，即采用頻域描述。需將時域信號通過傅立葉變換變?yōu)轭l域信號，從而確定結構的頻率和頻率分布特性。第二節(jié)橋梁結構動力響應的測試

一、激振方法自振法、強迫振動法、脈動法。選用時應根據(jù)橋梁的類型和剛度進行選擇，以簡單易行、便于測試為原則。通常，多將上述一種或兩種方法結合起來，以便全面把握橋梁結構的動力特性。1.自振法自振法的特點是使橋梁產生有阻尼的自由衰減振動，記錄到的振動圖形為橋梁的衰減振動曲線。一般常用突然加載和突然卸載兩種方法。

突然加載法是在被測結構上急速施加一個沖擊作用力?，F(xiàn)場測試中，采用試驗車輛的后輪從三角墊塊上突然下落對橋梁產生沖擊作用，激起橋梁的豎向振動，簡稱跳車試驗；當測試某一構件（如拉索）的振動時，常常采用木棒敲擊的方法產生沖擊作用。

突然卸載法是在結構上預先施加一個荷載作用，使結構產生一個初位移，然后突然卸去荷載，利用結構的彈性使其產生自由振動。為卸落荷載，可通過自動脫鉤裝置或剪斷繩索等方法，有時也專門設計斷裂裝置，即當預施加力達到一定數(shù)值時，在繩索中間的斷裂裝置便突然斷裂，由此激發(fā)結構的振動。2.強迫振動法強迫振動法是利用專門的激振裝置，對橋梁結構施加激振力，使結構產生強迫振動，借組于共振來確定結構的動力特性。對于原型橋梁結構，常常采用試驗車輛以不同的行駛速度通過橋梁，使橋梁產生不同程度的強迫振動，簡稱“跑車試驗”。動力響應最大時的頻率就是結構的固有頻率。在試驗時，常采用1輛10t重的試驗車輛以20、40、60、80km/h的速度進行跑車試驗。

對模型結構試驗可利用一個頻率可調的激振機（一般采用離心激振器）對結構施加周期性的簡諧振動，使結構產生強迫振動，記錄各個激振頻率及對應振幅，并作A?ω曲線。利用干擾力頻率與結構自振頻率相等時，結構產生共振的原則,曲線極值對應的頻率就是結構的固有頻率；結構的阻尼比：ω1ω2ω3

t1t2t3A1maxA2max0.707A1max0.707A2maxAω3脈動法脈動法：利用被測橋梁結構所處環(huán)境的微小而不規(guī)則的振動來確定結構動力特性的方法。這種微振動通常稱之為“地脈動”，它是由附近地殼的微小破裂和遠處地震傳來的脈動所產生的，或由附近的車輛、機械的振動所引起的。結構脈動的重要特性：明顯反映結構的固有頻率。二、傳感器選取與布置振動參量主要有：動應變、位移、加速度。動應變：測試元件與靜載相同，用動態(tài)應變儀進行測量。動位移：可得出橋梁的動力沖擊系數(shù)，它是衡量橋梁結構整體剛度的主要指標。加速度：反映舒適程度，過大引起不適。通常用加速度傳感器，或用位移傳感器。

動應變和動位移的測定：如下圖，可通過布置動態(tài)應變儀或位移傳感器測出應變時程曲線或位移時程曲線。通過位移時程曲線可以求出固有頻率、沖擊系數(shù)和阻尼比等。加速度的測定：測點處布置加速度傳感器，可以測出加速度時程曲線，通過頻譜分析可求出固有頻率，通過兩次積分可求位移時程曲線。傳感器的布置：根據(jù)結構形式而定，按照理論計算得出的振型大致形狀，在變位較大的部位布置傳感器，以測得橋梁結構最大反應。橋梁結構的振型：結構相應于各階固有頻率的振動形式。一般橋梁結構，第一固有頻率即基頻，對結構動力分析才是重要的。三、振緞動測試貝系統(tǒng)組取成激勵部仔分：激勵容部分的眉作用是尤實現(xiàn)對銳測試對旅象的激哭勵，使掏結構發(fā)坦生振動奮，如在喇跳車試鋼驗、跑窮車試驗律中的汽逆車就是葉激勵源葡。拾振部稼分：該掏部分蔑由傳喚感器幫（加救速度術、速胳度或漁位移播傳感逐器）出、導損線等融組成漫。數(shù)據(jù)采茶集分析哨系統(tǒng)：該部采分的作畫用是將庭傳感器貌采得的扮信號放肅大或轉針為電壓楚量，然河后進行禍記錄及爽分析。四、試堆驗組織1.試驗寧前現(xiàn)缸場準嗓備工鏟作（1）儀驗器儀昌表、怪傳感旦器等余的檢羅查與貓標定烤；（2）傳感改器放樣肯定位，襖布置測欺試導線賺，采用塌合適的藥方法將閘傳感器蘿固定在枝被測對近象上，爬對運營薄橋梁，互注意傳群感器、投測試導詳線的防奏護。（3）建延立試幣驗領蛙導組悄織，租進行艷人員社分工昂安排遙。（4）正慨式試白驗前牌，要球進行抽預測嫂試。2、試驗抹工作（1）試胡驗項罪目：肢地脈閱動測元試、渡跑車俱測試付、跳藥車測拼試。掌一般遍從響爽應小嬸的開鍛始測驅試，船即地跪脈動—跑車—跳車憶。（2）跑蠢車試反驗時礙要較老準確宇控制靠試驗布車輛救的車蕩速（20博,4拔0,帝60怒km匠/h）。（3）每朋次測勵試后關，進合行頻寸譜分披析，正檢查序數(shù)據(jù)德是否修正常會，比料較實盾測頻臟率與抬理論女計算母值是游否相茅符。（4）試鞋驗進旱行過械程中稍，不槳要觸褲動測之試元兵件及哄測量渴導線碗，以棕免引環(huán)起讀頸數(shù)的畜波動虧。（5）試睡驗完易成，突回收丹測試逃導線算，拆御除棚南帳，斥清理輝現(xiàn)場胖。第三倆節(jié)賞動崇測數(shù)筋據(jù)分層析與殘評價橋梁結腔構的動柜力特性咳如固有澤頻率、栽阻尼系邀數(shù)、振卻型等，肌只與結拾構本身瀉的組成籌形式、圣剛度、撈質量分述布、材籌料性質時等有關竿，與外宵荷載等孟無關。動載噴試驗第中，估橋梁孟結構治在動言載下覆的動隔力反匪映不碧僅與丙結構達的動挽力特過性有燙關，伯而且版與動卵荷載駁有關霜，其璃振動帥很復急雜，糊一般汗是隨娛機的蝕。因昏此需比要對森實測滴振動尚波形榆進行愚分析鞠與處犬理。嚷常用掠的方累法有飼時域攏分析可方法繪和頻世域分駕析方傳法。一、時醫(yī)域分析在時哀域分浩析中肉，橋謝梁結掏構的行一些寨動力渡參數(shù)爹可以劈燕直接許在相浮應的體時程遮曲線熟上得鑰出，時例如狹：在加似速度榆時程斗曲線院上可賀以得低到各默測點乘的加墨速度配振幅鎮(zhèn)；在飾位移沖時程李曲線欲上可挽以用燃最大挑動撓茶度減竟去最耍大靜旦撓度凍得出看位移彎振幅慚；比欺較各細測點莊的振鍵幅、持相位猶確定癢振型振等。另一星些參撕數(shù)需列要進卡行分準析處掙理，虛如：熄如阻張尼特陣性、犯沖擊掃系數(shù)削等。1.橋梁的黑阻尼特嬸性一般撿用對肥數(shù)衰囑減率δ或阻尼后比D表示。衰減墳曲線塘如下新：衰減率憲的計算頂：或由n個波壁形的量平均冶衰減鹽率表袖示：阻尼比該：橋梁葛結構毒的阻偷尼比信一般旱在0.政01埋~0持.0霜8之間著。2.沖擊劉系數(shù)錫（動神力系宮數(shù)）膠：承受移動代荷載錦的結因構如港吊車枕梁、愈橋梁棒等，綠常常帥需要避確定令它的哥動力腹系數(shù)辰，以鼠判定野結構皺的工覆作情概況。海動撓逐度與鉤靜撓耍度的死比值稱為年活載乏沖擊顛系數(shù)：慢速駛過快速駛過有軌時植測定方謝法：先使移逢動荷載憐以最慢查的速度叛駛過結粥構，測戴得結構國的最大器撓度，裝然后使祝移動荷映載按某泊種速度姐駛過，耽測得各冤種速度寺駛過結夠構的最嘆大撓度疫，從中行找出最庫大撓度鼻的某一股速度。無軌奪時動黑力系晴數(shù)的巾測定無軌時路：由于驢兩次行逮駛的線站路不可輪能完全赴一樣，框故將移餅動荷載厲一次性村高速通揭過，取早振動撓證度曲線欄最大值yd和振動俯撓度曲軟線之中昌線的最商大值yj的比贏值作干為動盲力系起數(shù)。二、頻播域分析砌（略）三、橋餡梁結構育動力性蒼能的分協(xié)析評價比較橋割梁結構頻率的理熊論計撇算值材與實倒測值金，如疑果實衡測值張大于故理論掃計算離值，繡說明符橋梁粉結構個的實售際剛扁度較贈大，荷反之群則說糧明橋士梁結隔構的里剛度竭偏小滑，可溫能存廢在開彼裂或簡其它慎不正任常現(xiàn)杯象。禁一般糕地，寒在進紗行理剪論計多算時伙，常撤常會矮做出閉一些處假設霜，忽熟略了怪一些草次要檢因素屋，故題理論解計算聲值要積大于壤實測店值。沖擊絹系數(shù)與橋梁掘結構的多結構形斜式、車解輛的速若度、橋認面的平將整度等輔有關。萌反映了見橋梁結旬構的整視體性能你，是衡皂量結構觀剛度的期主要指俗標。根腸據(jù)動力靜沖擊系流數(shù)的實嘆測值來勉評價橋等梁結構山的行車直性能，暗實測沖拆擊系數(shù)窯較大則蠻說明橋鐵梁結構煩的行車巡壽性能差希，橋面迫的平整骨程度不皮良，反斑之亦然罵。根據(jù)損實測加速度量值忠的大顫小，守評價站橋梁狀結構液行車提的舒惠適性茄。車亭輛在松橋梁洲結構奏行駛寺時最拖大豎月向加熊速度獨不宜話超過0.0套65g，否詳則就啞會引溉起司訂乘人芹員的嬸不適逝。實測阻尼比的大蒼小反癥映了爐橋梁獨結構科耗散慣外部六能量斤輸入畫的能削力，瞧阻尼既比大裹，說宰明橋殼梁結老構耗阿散外汁部能尋量輸脫入的云能力貴強，糾振動委衰減旅得快披；阻買尼比悶小，柱說明態(tài)橋梁任結構痰耗散拔外部悉能量寄輸入刪的能險力差坑，振票動衰聾減得竹慢。練但是植，過鉛大的最阻尼災比則限說明頓橋梁蹤蝶結構版可能拌存在蒙開裂乒或支樓座工尿作狀塌況不驢正常穿等現(xiàn)具象。疲勞試筋驗疲勞試賺驗基本紹概念：1、疲勞簽現(xiàn)象：結構訓在反復贏循環(huán)荷土載作用脾下，由旗于結構雞某一部龍分局部吸損傷的興遞增和騾積累，勸導致裂胖紋的形悼成并逐宵步擴展翁，當循淹環(huán)達到鹿一定次島數(shù)時，糧結構應雪力在低遭于強度懼設計值耀情況下誘發(fā)生脆鄰性破壞聲，這就餅是結構夠或材料槳的疲勞奇現(xiàn)象。2、疲勞強代度：一般汪與幅值妙和重復淹次數(shù)有很關，當巡壽循環(huán)應合力小于語某值時狼，荷載躁重復次練數(shù)的增婚加不會剪引起疲折勞破壞賄，當超塞過該值夠時則會滅產生疲楊勞破壞編，該值脹叫疲勞印強度。3、疲勞恭試驗目失的：研寺究結構虎的結構繪性能及正其變化方規(guī)律，纏確定?？v勞極限沿（疲勞妄破壞時豈的強度院值）和爆疲勞壽詢命（荷襪載重復文作用的襲次數(shù)）港。4、疲看勞試造驗分梯類：啞等幅蠢等頻膀疲勞蒸、變鞋幅變刮頻疲蓮勞和碧隨機彼疲勞祝。結構疲超勞試驗所的方法1、荷回載大動小取識值荷載眨上限邪值：按浸試件妹在荷喂載標浩準值最的最汽不利芝組合承產生跳的效圣應值橋計算礙而得鉗的。荷載下漆限值：根據(jù)亞疲勞試規(guī)驗機性貝能而定帶，但不堤應小于謹液壓脈諷動加載隙器最大紙動荷載弄的3％。2、荷載芬頻率選掩擇試驗傳荷載樸頻率組一般先不大紅于10H遭Z，并位于滿試件和替加載裝悅置自振出頻率的80％?13善0％之娃外。邁（避聽