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文档简介
1、桥梁静动载试验的方法研究摘要:桥梁的荷载试验是对桥梁进行评定的重要方式,桥梁的 荷载试验包括静载试验和动载试验两种,本文将对这两种试验进行 具体的研究。关健词:桥梁工程、动载试验、静载试验1引言:随着现代桥梁工程技术的发展,桥梁的建设结构也趋于多 样化。在对新建的桥梁和已建的桥梁,进行营运质量的鉴定和检测 时通常使用的方法,就是对桥梁进行荷载的试验,从而对桥梁的承 载力以及运营的何载等级进行科学的评定。桥梁的何载试验具体包 括动载试验和静载试验两种。静载试验是在对桥梁结构进行试验荷 载作用下的控制截面的应变、位移以及裂缝等的测试,用来分析和 评定桥梁的承载能力。动载试验是对桥梁在动载作用下的响
2、应测 试,来分析桥梁的频率、阻尼和振动和模态等参数,并根据动力响 应和模态参数来做出桥梁的何载力评定。2桥梁的静载试验2.1荷载作用下的桥梁结构验算:在明确了桥梁的结构之后,首先 耍进行的就是理论的分析和计算,也就是按照试验桥梁的设计图纸 与设计的荷载,来选取合理的计算图式并按照设计的规范,计算出 桥梁的结构图设计内力。目的就是为了确定各种控制截面的位置及 控制截面的最不利活载内力,从而为检测截面的选取以及加载方案 提供主要依据。科学合理的计算是保证试验成功进行的前提条件, 一般情况下桥梁的实际结构和组成材料,与设计理论存在一定的差 别,所以需要将模型进行合理的简化,并合理的确定边界条件和材
3、料参数。2. 2桥梁测点的布置和截面的选择:静力荷载的试验既需要满足桥 梁承载力与使用性能的真实全面评定,又需要考虑到试验成本的控 制,所以需要进行合理的简化。通常荷载试验是选择不同结构形式、 不同跨径的桥孔中具有代表性的一孔或儿孔进行的。变形的测点应 该布置在被测桥孔的4分点或8分点所在的截面上,根据选择的仪 器或者实际的情况,可以布置在桥面或桥梁底面,至少需要在各截 而的横桥向分别布置3个点。应力的测点应该布置在被测理论计算 的控制截面上,每个截面应该根据桥的宽度与高度,在横纵向布置 多个测点。2. 3加载方案的选择:测点及截面布置完成之后,要需要制定合理 的加载方案,如加载的方式、加载的
4、位置以及加载的程序。冃前常 用的加载方式有车辆荷载加载、专用加力架加载以及重物加载三 种,选择时应该根据现场的实际情况进行。加载的位置和加载的重 量则应该通过试验荷载效应计算來决定。当加载的方式确定以后, 要根据加载物的体积重量等特点,将其简化为集中荷载或者均匀荷 载布置在计算的结构上,从而使各截面产生的内力,接近设计的最 不利活载产生的内力,目的就是尽量使用最少最合理的加载物来达 到最大效果。加载程序的设计是为了使试验能够顺利进行,并有效 的获取真实的数据,提高试验t作的效率,同时也要防止试验中结 构发生意外破坏。对试验的工序进行具体安排的工作,其主耍的内 容包括确定各控制截面试验的工序,确
5、定试验加载及卸载的程序, 确定加载的时间,以及确定变形的测量和测量工作的方式与方法。2. 4静载试验仪器的选用:静载试验主要的检测目的是测量桥梁结 构的变形和应变,桥梁结构的变形可采用挠度仪、精密水准仪、百 分表以及连通管等仪器;而对于应变的测试则可根据试验方法的不 同选择电阻应变仪、机械式应变计等;在选择仪器吋应该尽量注意:(-)所选的仪器必须满足测试的精度耍求,通常情况下要求所测 量的结果误差小于5%,也不能过于盲冃的追求精度,因为仪器越精 确对环境的要求就越高;(二)仪器应该具有足够的量程,来满足 测试的需要,尽量的避免在试验中进行仪器的调试;(三)测量相 同内容时,应该选用同一种规格的
6、仪器进行测量,以免出现误差;(四)对仪器进行选择时,还要客观的考虑到环境的影响因素,通 常电子仪器的适应性较差,机械式仪器的适应性则较强,但适应性 最强的要属光学仪器。所以在选择仪器时要根据实际的环境,再结 合测量的需要进行选择。2. 5数据的采集与分析:试验成功关键就是现场的组织操作和数据 采集工作,所以要求现场的技术人员和工作人员必须准备充分。加 载前要对工作面、测点的布置、仪器的安装以及加载系统等进行全 面的协调和准备。准备工作完成以后就可以开始加载试验,试验时 交通必须封闭。试验过程中要求进行实时的监控,对现场采集的数 据进行详细记录。如果出现异常应当及吋进行处理。现场采集的数 据是进
7、行试验分析和桥梁使用性能评定的主要依据。而这些数据还 要进行科学的处理才能得到真实的试验结果,并根据进一步的分析 和计算得出桥梁的承载能力和使用性能。3桥梁的动载试验3.1试验的仪器选用:应该选择的主要动载试验检测仪器有传感 器、放大器、磁带记录仪、光线示波器以及数据信号处理机等。在 进行仪器选择时也要根据实际环境和试验需要,选择合适冃尽量简 化的仪器。而且仪器的选择要匹配。3. 2试验的方法:进行动载试验的方法主要有三种(-)脉动试验: 当桥面上没有汽车通过和其他的周期性干扰力时,在有风、地而微 振等环境下,桥梁所受到的激励应该是平稳的各态历经宽带随机激 励。结构所响应的主谐量是在i古i有的
8、频率附近进行振动,可以通过 脉动测试确定结构的固定频率;(二)跳车试验:这种试验方法是 汽车在跨过15厘米高的跳板后制动,然后测量此时桥梁结构在附 加汽车的重量以后的衰减振动,以确定桥梁的抗冲击系数,从而分 析桥梁结构的振动性能;(三)跑车试验:这项口试验上要是测试 当汽车在桥上行驶时,桥梁结构的强迫性振动响应,以及车辆通过 以后的振动衰减情况。33动载试验数据的分析:(一)桥梁固有的频率:桥梁的竖向和 横向各阶段的自振频率,可以通过测试仪器直接进行测试记录,并 确定时域历程曲线、功率图谱上的峰值等。测试完成后将实际试测 的结果与理论值进行比较,就可以评估出桥梁结构的刚度及性能, 如果实测的数
9、值大于理论的计算数值,就说明桥梁的风度较强,反 之则说明刚度偏小,有可能存在较大裂缝或其他问题。在实际的试 验中,通常要求实测的频率需大丁理论分析得到的频率值,因为理 论分析中忽略了桥梁的横隔梁和桥面铺装等,结构的刚度对桥梁刚 度增大的贡献;(二)阻尼比:根据脉动试验的数据和各种识别的 方法,就可以计算出桥梁结构振动各阶模态的阻尼。(三)冲击系 数:目前來讲唯可靠的方法就是,通过动载试验测试桥梁结构的 冲击系数。可以根据跑车试验测出的数据来计算出桥梁的冲击系 数。通过此冲击系数可以对桥梁结构的行车性能进行评定。实测的 冲击系数如果与理论值差距较大,就说明桥梁行车性能较差。但是 目前采用的冲击系数评定桥梁结构的方法,还有待改进和提高。(四)振型:振型的试验所采用的方法,就是将若干传感器安装在 桥梁结构的代表部位,当激振装置激发结构共振时
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