橋梁結(jié)構(gòu)動載試驗(yàn)總結(jié)

5橋梁動載試驗(yàn)第一節(jié)動載試驗(yàn)的方法和程序第二節(jié)橋梁結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)的測試第三節(jié)動測數(shù)據(jù)分析與評價(jià)5.1動載試驗(yàn)的方法和程序?qū)е聵蛄赫駝拥囊蛩兀喊l(fā)動機(jī)的抖動、路面不平滑、人群荷載、風(fēng)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(fēng)荷載往往是控制因素。因此，車輛振動和其它動力荷載已經(jīng)成為橋梁設(shè)計(jì)、施工、管理、養(yǎng)護(hù)、維修等方面的重要因素之一。橋梁結(jié)構(gòu)的振動問題多采用理論分析和現(xiàn)場測試相結(jié)合的研究方法，因此，振動測試是解決工程結(jié)構(gòu)的重要手段。振動測試技術(shù)的發(fā)展：一方面表現(xiàn)為風(fēng)洞試驗(yàn)、模擬地震振動臺試驗(yàn)、擬動力試驗(yàn)等得到了廣泛的應(yīng)用；另一方面表現(xiàn)為工程結(jié)構(gòu)在地震荷載、風(fēng)荷載、車輛動力荷載等作用下動力反應(yīng)的現(xiàn)場測試手段得到了很大改進(jìn)。橋梁結(jié)構(gòu)的動載試驗(yàn)：利用某種激振方法激起橋梁結(jié)構(gòu)的振動，測定橋梁結(jié)構(gòu)的固有頻率、阻尼比、振型、動力沖擊系數(shù)、動力響應(yīng)（加速度、動撓度）等參量的試驗(yàn)項(xiàng)目，從而宏觀判斷橋梁結(jié)構(gòu)的整體剛度、運(yùn)營性能。橋梁結(jié)構(gòu)的動載試驗(yàn)與靜載試驗(yàn)的目的、測試內(nèi)容等方面有所不同，但對于全面分析掌握橋梁結(jié)構(gòu)的工作性能是同等重要。試驗(yàn)步驟：準(zhǔn)備、試驗(yàn)、分析總結(jié)三個(gè)階段。試驗(yàn)性質(zhì)：生產(chǎn)鑒定性、科學(xué)研究性。一般采用現(xiàn)場實(shí)際結(jié)構(gòu)測試，有時(shí)也可采用結(jié)構(gòu)模型動載試驗(yàn)（實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)），如風(fēng)洞試驗(yàn)（大跨度橋梁的風(fēng)致振動試驗(yàn)）、模擬地震振動臺（橋梁結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)試驗(yàn)）等。橋梁動載試驗(yàn)的基本任務(wù)：1.結(jié)構(gòu)動力特性：自振頻率、阻尼特性、振型。2.強(qiáng)迫振動響應(yīng)：振幅、動應(yīng)力、加速度等。3.動荷載的動力特性：測定引起結(jié)構(gòu)振動作用力的大小、方向、頻率與作用規(guī)律等。橋梁結(jié)構(gòu)動載試驗(yàn)中，隨時(shí)間變化的物理量一般稱為信號，如位移、應(yīng)變、振幅、加速度等。動載試驗(yàn)信號比較復(fù)雜，表現(xiàn)為：

1.振源和結(jié)構(gòu)的振動響應(yīng)都是隨時(shí)間而變化的，是隨機(jī)的、不確定的；

2.橋梁結(jié)構(gòu)自由度多、車輛和橋梁耦合振動，其動力特性就更為復(fù)雜；

3.干擾信號多且沒有規(guī)律。時(shí)域描述：信號的幅值隨時(shí)間變化的數(shù)學(xué)表達(dá)式，稱為信號的時(shí)域描述。如加速度時(shí)程曲線、位移時(shí)程曲線等。信號的時(shí)域描述比較簡單、直觀，通過多個(gè)測點(diǎn)的時(shí)程曲線，可以分析出結(jié)構(gòu)的振幅、振型、阻尼特性、動力沖擊系數(shù)等參量。時(shí)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(jìn)行頻譜分析，研究其頻率結(jié)構(gòu)及其對應(yīng)的幅值大小，即采用頻域描述。需將時(shí)域信號通過傅立葉變換變?yōu)轭l域信號，從而確定結(jié)構(gòu)的頻率和頻率分布特性。第二節(jié)橋梁結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)的測試

一、激振方法自振法、強(qiáng)迫振動法、脈動法。選用時(shí)應(yīng)根據(jù)橋梁的類型和剛度進(jìn)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(jié)合起來，以便全面把握橋梁結(jié)構(gòu)的動力特性。1.自振法自振法的特點(diǎn)是使橋梁產(chǎn)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(jié)構(gòu)上急速施加一個(gè)沖擊作用力?，F(xiàn)場測試中，采用試驗(yàn)車輛的后輪從三角墊塊上突然下落對橋梁產(chǎn)生沖擊作用，激起橋梁的豎向振動，簡稱跳車試驗(yàn)；當(dāng)測試某一構(gòu)件（如拉索）的振動時(shí)，常常采用木棒敲擊的方法產(chǎn)生沖擊作用。

突然卸載法是在結(jié)構(gòu)上預(yù)先施加一個(gè)荷載作用，使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一個(gè)初位移，然后突然卸去荷載，利用結(jié)構(gòu)的彈性使其產(chǎn)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(shí)也專門設(shè)計(jì)斷裂裝置，即當(dāng)預(yù)施加力達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，在繩索中間的斷裂裝置便突然斷裂，由此激發(fā)結(jié)構(gòu)的振動。2.強(qiáng)迫振動法強(qiáng)迫振動法是利用專門的激振裝置，對橋梁結(jié)構(gòu)施加激振力，使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生強(qiáng)迫振動，借組于共振來確定結(jié)構(gòu)的動力特性。對于原型橋梁結(jié)構(gòu)，常常采用試驗(yàn)車輛以不同的行駛速度通過橋梁，使橋梁產(chǎn)生不同程度的強(qiáng)迫振動，簡稱“跑車試驗(yàn)”。動力響應(yīng)最大時(shí)的頻率就是結(jié)構(gòu)的固有頻率。在試驗(yàn)時(shí)，常采用1輛10t重的試驗(yàn)車輛以20、40、60、80km/h的速度進(jìn)行跑車試驗(yàn)。

對模型結(jié)構(gòu)試驗(yàn)可利用一個(gè)頻率可調(diào)的激振機(jī)（一般采用離心激振器）對結(jié)構(gòu)施加周期性的簡諧振動，使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生強(qiáng)迫振動，記錄各個(gè)激振頻率及對應(yīng)振幅，并作A?ω曲線。利用干擾力頻率與結(jié)構(gòu)自振頻率相等時(shí)，結(jié)構(gòu)產(chǎn)生共振的原則,曲線極值對應(yīng)的頻率就是結(jié)構(gòu)的固有頻率；結(jié)構(gòu)的阻尼比：ω1ω2ω3

t1t2t3A1maxA2max0.707A1max0.707A2maxAω3脈動法脈動法：利用被測橋梁結(jié)構(gòu)所處環(huán)境的微小而不規(guī)則的振動來確定結(jié)構(gòu)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(yuǎn)處地震傳來的脈動所產(chǎn)生的，或由附近的車輛、機(jī)械的振動所引起的。結(jié)構(gòu)脈動的重要特性：明顯反映結(jié)構(gòu)的固有頻率。二、傳感器選取與布置振動參量主要有：動應(yīng)變、位移、加速度。動應(yīng)變：測試元件與靜載相同，用動態(tài)應(yīng)變儀進(jìn)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(jié)構(gòu)整體剛度的主要指標(biāo)。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(yīng)變和動位移的測定：如下圖，可通過布置動態(tài)應(yīng)變儀或位移傳感器測出應(yīng)變時(shí)程曲線或位移時(shí)程曲線。通過位移時(shí)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(diǎn)處布置加速度傳感器，可以測出加速度時(shí)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(shí)程曲線。傳感器的布置：根據(jù)結(jié)構(gòu)形式而定，按照理論計(jì)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(jié)構(gòu)最大反應(yīng)。橋梁結(jié)構(gòu)的振型：結(jié)構(gòu)相應(yīng)于各階固有頻率的振動形式。一般橋梁結(jié)構(gòu)，第一固有頻率即基頻，對結(jié)構(gòu)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(shí)現(xiàn)對銳測試對旅象的激哭勵，使掏結(jié)構(gòu)發(fā)坦生振動奮，如在喇跳車試鋼驗(yàn)、跑窮車試驗(yàn)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(shù)、速胳度或漁位移播傳感逐器）出、導(dǎo)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(zhuǎn)針為電壓楚量，然河后進(jìn)行禍記錄及爽分析。四、試堆驗(yàn)組織1.試驗(yàn)寧前現(xiàn)缸場準(zhǔn)嗓備工鏟作（1）儀驗(yàn)器儀昌表、怪傳感旦器等余的檢羅查與貓標(biāo)定烤；（2）傳感改器放樣肯定位，襖布置測欺試導(dǎo)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(yùn)營薄橋梁，互注意傳群感器、投測試導(dǎo)詳線的防奏護(hù)。（3）建延立試幣驗(yàn)領(lǐng)蛙導(dǎo)組悄織，租進(jìn)行艷人員社分工昂安排遙。（4）正慨式試白驗(yàn)前牌，要球進(jìn)行抽預(yù)測嫂試。2、試驗(yàn)?zāi)üぷ鳎?）試胡驗(yàn)項(xiàng)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(yīng)小嬸的開鍛始測驅(qū)試，船即地跪脈動—跑車—跳車憶。（2）跑蠢車試反驗(yàn)時(shí)礙要較老準(zhǔn)確宇控制靠試驗(yàn)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(guān)，進(jìn)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(shí)盾測頻臟率與抬理論女計(jì)算母值是游否相茅符。（4）試鞋驗(yàn)進(jìn)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(dǎo)線碗，以棕免引環(huán)起讀頸數(shù)的畜波動虧。（5）試睡驗(yàn)完易成，突回收丹測試逃導(dǎo)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?jiān)u價(jià)橋梁結(jié)腔構(gòu)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(jié)拾構(gòu)本身瀉的組成籌形式、圣剛度、撈質(zhì)量分述布、材籌料性質(zhì)時(shí)等有關(guān)竿，與外宵荷載等孟無關(guān)。動載噴試驗(yàn)第中，估橋梁孟結(jié)構(gòu)治在動言載下覆的動隔力反匪映不碧僅與丙結(jié)構(gòu)達(dá)的動挽力特過性有燙關(guān)，伯而且版與動卵荷載駁有關(guān)霜，其璃振動帥很復(fù)急雜，糊一般汗是隨娛機(jī)的蝕。因昏此需比要對森實(shí)測滴振動尚波形榆進(jìn)行愚分析鞠與處犬理。嚷常用掠的方累法有飼時(shí)域攏分析可方法繪和頻世域分駕析方傳法。一、時(shí)醫(yī)域分析在時(shí)哀域分浩析中肉，橋謝梁結(jié)掏構(gòu)的行一些寨動力渡參數(shù)爹可以劈燕直接許在相浮應(yīng)的體時(shí)程遮曲線熟上得鑰出，時(shí)例如狹：在加似速度榆時(shí)程斗曲線院上可賀以得低到各默測點(diǎn)乘的加墨速度配振幅鎮(zhèn)；在飾位移沖時(shí)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(xì)測點(diǎn)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(jìn)卡行分準(zhǔn)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(jì)算頂：或由n個(gè)波壁形的量平均冶衰減鹽率表袖示：阻尼比該：橋梁葛結(jié)構(gòu)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(jié)因構(gòu)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(jié)構(gòu)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(shí)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(jié)粥構(gòu)，測戴得結(jié)構(gòu)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(jié)夠構(gòu)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(shí)動黑力系晴數(shù)的巾測定無軌時(shí)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(jié)構(gòu)育動力性蒼能的分協(xié)析評價(jià)比較橋割梁結(jié)構(gòu)頻率的理熊論計(jì)撇算值材與實(shí)倒測值金，如疑果實(shí)衡測值張大于故理論掃計(jì)算離值，繡說明符橋梁粉結(jié)構(gòu)個(gè)的實(shí)售際剛扁度較贈大，荷反之群則說糧明橋士梁結(jié)隔構(gòu)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?，F(xiàn)杯象。禁一般糕地，寒在進(jìn)紗行理剪論計(jì)多算時(shí)伙，常撤常會矮做出閉一些處假設(shè)霜，忽熟略了怪一些草次要檢因素屋，故題理論解計(jì)算聲值要積大于壤實(shí)測店值。沖擊絹系數(shù)與橋梁掘結(jié)構(gòu)的多結(jié)構(gòu)形斜式、車解輛的速若度、橋認(rèn)面的平將整度等輔有關(guān)。萌反映了見橋梁結(jié)旬構(gòu)的整視體性能你，是衡皂量結(jié)構(gòu)觀剛度的期主要指俗標(biāo)。根腸據(jù)動力靜沖擊系流數(shù)的實(shí)嘆測值來勉評價(jià)橋等梁結(jié)構(gòu)山的行車直性能，暗實(shí)測沖拆擊系數(shù)窯較大則蠻說明橋鐵梁結(jié)構(gòu)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(shí)測加速度量值忠的大顫小，守評價(jià)站橋梁狀結(jié)構(gòu)液行車提的舒惠適性茄。車亭輛在松橋梁洲結(jié)構(gòu)奏行駛寺時(shí)最拖大豎月向加熊速度獨(dú)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(shí)測阻尼比的大蒼小反癥映了爐橋梁獨(dú)結(jié)構(gòu)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(jié)老構(gòu)耗阿散外汁部能尋量輸脫入的云能力貴強(qiáng)，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(jié)構(gòu)痰耗散拔外部悉能量寄輸入刪的能險(xiǎn)力差坑，振票動衰聾減得竹慢。練但是植，過鉛大的最阻尼災(zāi)比則限說明頓橋梁蹤蝶結(jié)構(gòu)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(yàn)疲勞試賺驗(yàn)基本紹概念：1、疲勞簽現(xiàn)象：結(jié)構(gòu)訓(xùn)在反復(fù)贏循環(huán)荷土載作用脾下，由旗于結(jié)構(gòu)雞某一部龍分局部吸損傷的興遞增和騾積累，勸導(dǎo)致裂胖紋的形悼成并逐宵步擴(kuò)展翁，當(dāng)循淹環(huán)達(dá)到鹿一定次島數(shù)時(shí)，糧結(jié)構(gòu)應(yīng)雪力在低遭于強(qiáng)度懼設(shè)計(jì)值耀情況下誘發(fā)生脆鄰性破壞聲，這就餅是結(jié)構(gòu)夠或材料槳的疲勞奇現(xiàn)象。2、疲勞強(qiáng)代度：一般汪與幅值妙和重復(fù)淹次數(shù)有很關(guān)，當(dāng)巡壽循環(huán)應(yīng)合力小于語某值時(shí)狼，荷載躁重復(fù)次練數(shù)的增婚加不會剪引起疲折勞破壞賄，當(dāng)超塞過該值夠時(shí)則會滅產(chǎn)生疲楊勞破壞編，該值脹叫疲勞印強(qiáng)度。3、疲勞恭試驗(yàn)?zāi)渴У模貉兴戮拷Y(jié)構(gòu)虎的結(jié)構(gòu)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(shí)豈的強(qiáng)度院值）和爆疲勞壽詢命（荷襪載重復(fù)文作用的襲次數(shù)）港。4、?？磩谠囋祢?yàn)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(jī)彼疲勞祝。結(jié)構(gòu)疲超勞試驗(yàn)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(biāo)浩準(zhǔn)值最的最汽不利芝組合承產(chǎn)生跳的效圣應(yīng)值橋計(jì)算礙而得鉗的。荷載下漆限值：根據(jù)亞疲勞試規(guī)驗(yàn)機(jī)性貝能而定帶，但不堤應(yīng)小于謹(jǐn)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(yàn)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