橋梁動載試驗

《橋梁工程試驗與檢測》TestandMeasuringonBridgeEngineering

學(xué)習(xí)情境7：橋梁荷載試驗與承載力評定任務(wù)3：橋梁動載試驗知識點2：橋梁動載試驗任務(wù)3：橋梁動載試驗知識點2：橋梁動載試驗任務(wù)3：橋梁動載試驗知識點2：橋梁動載試驗任務(wù)3：橋梁動載試驗知識點2：橋梁動載試驗任務(wù)3：橋梁動載試驗知識點2：橋梁動載試驗任務(wù)3：橋梁動載試驗知識點2：橋梁動載試驗任務(wù)3：橋梁動載試驗知識點2：橋梁動載試驗任務(wù)3：橋梁動載試驗知識點2：橋梁動載試驗任務(wù)3：橋梁動載試驗知識點2：橋梁動載試驗任務(wù)3：橋梁動載試驗知識點2：橋梁動載試驗任務(wù)3：橋梁動載試驗知識點2：橋梁動載試驗任務(wù)3：橋梁動載試驗知識點2：橋梁動載試驗任務(wù)3：橋梁動載試驗知識點2：橋梁動載試驗任務(wù)3：橋梁動載試驗知識點2：橋梁動載試驗任務(wù)3：橋梁動載試驗知識點2：橋梁動載試驗結(jié)構(gòu)振動問題涉及振源（輸入）、結(jié)構(gòu)（系統(tǒng)）和響應(yīng)（輸出），它們的關(guān)系為：任務(wù)3：橋梁動載試驗知識點2：橋梁動載試驗任務(wù)3：橋梁動載試驗知識點2：橋梁動載試驗

橋梁結(jié)構(gòu)動載試驗的基本任務(wù)是：1．測定動荷載的動力特性。即引起結(jié)構(gòu)產(chǎn)生振動的作用力的數(shù)值、方向、頻率和作用規(guī)律等。

2．測定結(jié)構(gòu)的動力特性。如結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的自振頻率。阻尼特性及固有振型(模態(tài))等。

3．測定結(jié)構(gòu)在動荷載作用下的強迫振動的響應(yīng)。如振幅、動應(yīng)力、沖擊系數(shù)及疲勞性能等。任務(wù)3：橋梁動載試驗知識點2：橋梁動載試驗橋梁結(jié)構(gòu)動載試驗按其目的不同，也可分為生產(chǎn)鑒定性和科學(xué)研究性試驗。

在一般情況下，動載試驗多在現(xiàn)場實際結(jié)構(gòu)上進(jìn)行非破壞性試驗。按需要也可在室內(nèi)進(jìn)行結(jié)構(gòu)模型的動載試驗，此時，動荷載可以采用激振器和大型模擬地震臺，也可以在風(fēng)洞內(nèi)進(jìn)行模擬。

任務(wù)3：橋梁動載試驗知識點2：橋梁動載試驗有時，為了確定結(jié)構(gòu)構(gòu)件的疲勞特性，可在專門的結(jié)構(gòu)疲勞試驗機上進(jìn)行。

總之，橋梁的振動試驗涉及到很寬的范疇，如模擬地震試驗、抗風(fēng)試驗、疲勞試驗等。在本章下面的幾節(jié)里，將主要介紹橋梁結(jié)構(gòu)動力特性和動載響應(yīng)的試驗與分析。

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工程實踐

動力荷載試驗一般偏重于測定結(jié)構(gòu)的動力特性，測定結(jié)構(gòu)在動荷載作用下的強迫振動的響應(yīng)兩項，對于鐵路橋梁，測定動荷載的動力特性時要實測機車在橋上的制動力和與旅客舒適度有關(guān)的列車過橋時車橋聯(lián)合振動的動位移和動應(yīng)力的時程曲線，對于疲勞特性的測驗一般只在實驗室對橋梁構(gòu)件進(jìn)行疲勞試驗。任務(wù)3：橋梁動載試驗知識點2：橋梁動載試驗動載試驗測試系統(tǒng)的選配結(jié)構(gòu)振動的測試儀器包括：測振傳感器、信號放大器、光線示波器、磁帶記錄儀和數(shù)字信號處理機。近年振動信號分析處理技術(shù)發(fā)展很快，已開發(fā)出多種以A／D轉(zhuǎn)換和微機結(jié)合的數(shù)據(jù)采集和分析一體化的智能儀器，可以進(jìn)行實時數(shù)據(jù)采集分析，并能實現(xiàn)數(shù)據(jù)儲存，有取代磁帶記錄儀和專用信號處理機的趨勢，但還有待普及。任務(wù)3：橋梁動載試驗知識點2：橋梁動載試驗動載試驗激振方法在進(jìn)行橋梁動載試驗時，首先要設(shè)法使橋梁產(chǎn)生一定的振動，然后應(yīng)用測振儀器加以測試和記錄，通過對記錄的振動信號分析得到橋梁的動力特性和響應(yīng)。可用于橋梁動載試驗的激振方法很多，應(yīng)根據(jù)被測橋梁的結(jié)構(gòu)型式和剛度大小選擇激振效果好、易于實施的方法。

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1.自振法（瞬態(tài)激振法）自振法的特點是使橋梁產(chǎn)生有阻尼的自由衰減振動，記錄到的振動圖形是橋梁的衰減振動曲線。為使橋梁產(chǎn)生自由振動，一般常用突加載荷和突卸荷載兩種方法。

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阻尼

在電學(xué)中，差不多就是響應(yīng)時間的意思。在機械物理學(xué)中，系統(tǒng)的能量的減小-阻尼振動不都是因“阻力”引起的，就機械振動而言，一種是因摩擦阻力生熱，使系統(tǒng)的機械能減小，轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，這種阻尼叫摩擦阻尼；另一種是系統(tǒng)引起周圍質(zhì)點的震動，使系統(tǒng)的能量逐漸向四周輻射出去，變?yōu)椴ǖ哪芰?，這種阻尼叫輻射阻尼。任務(wù)3：橋梁動載試驗知識點2：橋梁動載試驗

①突加荷載法（沖擊法）

工程界常利用試驗車輛在橋面上駛越三角墊木，利用車輪的突然下落對橋梁產(chǎn)生沖擊作用，激起橋梁的豎向振動。但此時所測得的結(jié)構(gòu)固有頻率包括了試驗車輛這一附加質(zhì)量的影響。任務(wù)3：橋梁動載試驗知識點2：橋梁動載試驗②突然卸載法（位移激振法）采用突然卸載法時，在結(jié)構(gòu)上預(yù)先施加一個荷載作用，使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一個初位移，然后突然卸去荷載，利用結(jié)構(gòu)的彈性性質(zhì)使其產(chǎn)生自由振動。任務(wù)3：橋梁動載試驗知識點2：橋梁動載試驗

2.共振法（強迫振動法）

激振設(shè)備有機械式激振器、電磁式激振器和電氣液壓式振動臺。共振法是利用激振器，對結(jié)構(gòu)施加激振力，使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生強迫振動，改變激振力的頻率而使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生共振現(xiàn)象并借助共振現(xiàn)象來確定結(jié)構(gòu)的動力特性。

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3．脈動法對于大跨度懸吊結(jié)構(gòu)，如懸索橋、斜拉索橋跨結(jié)構(gòu)、塔墩以及具有分離式拱助的大跨度下承式或中承式拱橋，可利用結(jié)構(gòu)由于外界各種因素所引起的微小而不規(guī)則的振動來確定結(jié)構(gòu)的動力特性。這種微振動通常稱為，“脈動”，它是由附近的車輛、機器等振動或附近地殼的微小破裂和遠(yuǎn)處的地震傳來的脈動所產(chǎn)生。

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工程實踐動力荷載試驗一般主要通過跑車、跳車、剎車試驗來進(jìn)行。（1）跑車：試驗車