橋梁結(jié)構(gòu)動(dòng)載試驗(yàn)總結(jié)

5橋梁動(dòng)載試驗(yàn)第一節(jié)動(dòng)載試驗(yàn)的方法和程序第二節(jié)橋梁結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)的測(cè)試第三節(jié)動(dòng)測(cè)數(shù)據(jù)分析與評(píng)價(jià)5.1動(dòng)載試驗(yàn)的方法和程序?qū)е聵蛄赫駝?dòng)的因素：發(fā)動(dòng)機(jī)的抖動(dòng)、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(dòng)。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(dòng)和其它動(dòng)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(dòng)問(wèn)題多采用理論分析和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試相結(jié)合的研究方法，因此，振動(dòng)測(cè)試是解決工程結(jié)構(gòu)的重要手段。振動(dòng)測(cè)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(dòng)臺(tái)試驗(yàn)、擬動(dòng)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(dòng)力荷載等作用下動(dòng)力反應(yīng)的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試手段得到了很大改進(jìn)。橋梁結(jié)構(gòu)的動(dòng)載試驗(yàn)：利用某種激振方法激起橋梁結(jié)構(gòu)的振動(dòng)，測(cè)定橋梁結(jié)構(gòu)的固有頻率、阻尼比、振型、動(dòng)力沖擊系數(shù)、動(dòng)力響應(yīng)（加速度、動(dòng)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(yíng)性能。橋梁結(jié)構(gòu)的動(dòng)載試驗(yàn)與靜載試驗(yàn)的目的、測(cè)試內(nèi)容等方面有所不同，但對(duì)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(chǎng)實(shí)際結(jié)構(gòu)測(cè)試，有時(shí)也可采用結(jié)構(gòu)模型動(dòng)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(dòng)試驗(yàn)）、模擬地震振動(dòng)臺(tái)（橋梁結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)試驗(yàn)）等。橋梁動(dòng)載試驗(yàn)的基本任務(wù)：1.結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性：自振頻率、阻尼特性、振型。2.強(qiáng)迫振動(dòng)響應(yīng)：振幅、動(dòng)應(yīng)力、加速度等。3.動(dòng)荷載的動(dòng)力特性：測(cè)定引起結(jié)構(gòu)振動(dòng)作用力的大小、方向、頻率與作用規(guī)律等。橋梁結(jié)構(gòu)動(dòng)載試驗(yàn)中，隨時(shí)間變化的物理量一般稱為信號(hào)，如位移、應(yīng)變、振幅、加速度等。動(dòng)載試驗(yàn)信號(hào)比較復(fù)雜，表現(xiàn)為：

1.振源和結(jié)構(gòu)的振動(dòng)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(dòng)，其動(dòng)力特性就更為復(fù)雜；

3.干擾信號(hào)多且沒(méi)有規(guī)律。時(shí)域描述：信號(hào)的幅值隨時(shí)間變化的數(shù)學(xué)表達(dá)式，稱為信號(hào)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(hào)的時(shí)域描述比較簡(jiǎn)單、直觀，通過(guò)多個(gè)測(cè)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(dòng)力沖擊系數(shù)等參量。時(shí)域描述不能明確揭示信號(hào)的頻率成分和振動(dòng)系統(tǒng)的傳遞特性。頻域描述：對(duì)信號(hào)進(jìn)行頻譜分析，研究其頻率結(jié)構(gòu)及其對(duì)應(yīng)的幅值大小，即采用頻域描述。需將時(shí)域信號(hào)通過(guò)傅立葉變換變?yōu)轭l域信號(hào)，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(dòng)力響應(yīng)的測(cè)試

一、激振方法自振法、強(qiáng)迫振動(dòng)法、脈動(dòng)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(jiǎn)單易行、便于測(cè)試為原則。通常，多將上述一種或兩種方法結(jié)合起來(lái)，以便全面把握橋梁結(jié)構(gòu)的動(dòng)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(dòng)，記錄到的振動(dòng)圖形為橋梁的衰減振動(dòng)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(cè)結(jié)構(gòu)上急速施加一個(gè)沖擊作用力。現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試中，采用試驗(yàn)車輛的后輪從三角墊塊上突然下落對(duì)橋梁產(chǎn)生沖擊作用，激起橋梁的豎向振動(dòng)，簡(jiǎn)稱跳車試驗(yàn)；當(dāng)測(cè)試某一構(gòu)件（如拉索）的振動(dòng)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(dòng)。為卸落荷載，可通過(guò)自動(dòng)脫鉤裝置或剪斷繩索等方法，有時(shí)也專門(mén)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(dòng)。2.強(qiáng)迫振動(dòng)法強(qiáng)迫振動(dòng)法是利用專門(mén)的激振裝置，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)施加激振力，使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生強(qiáng)迫振動(dòng)，借組于共振來(lái)確定結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性。對(duì)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(guò)橋梁，使橋梁產(chǎn)生不同程度的強(qiáng)迫振動(dòng)，簡(jiǎn)稱“跑車試驗(yàn)”。動(dòng)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(duì)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(duì)結(jié)構(gòu)施加周期性的簡(jiǎn)諧振動(dòng)，使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生強(qiáng)迫振動(dòng)，記錄各個(gè)激振頻率及對(duì)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(duì)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(dòng)法脈動(dòng)法：利用被測(cè)橋梁結(jié)構(gòu)所處環(huán)境的微小而不規(guī)則的振動(dòng)來(lái)確定結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的方法。這種微振動(dòng)通常稱之為“地脈動(dòng)”，它是由附近地殼的微小破裂和遠(yuǎn)處地震傳來(lái)的脈動(dòng)所產(chǎn)生的，或由附近的車輛、機(jī)械的振動(dòng)所引起的。結(jié)構(gòu)脈動(dòng)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(dòng)參量主要有：動(dòng)應(yīng)變、位移、加速度。動(dòng)應(yīng)變：測(cè)試元件與靜載相同，用動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀進(jìn)行測(cè)量。動(dòng)位移：可得出橋梁的動(dòng)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(guò)大引起不適。通常用加速度傳感器，或用位移傳感器。

動(dòng)應(yīng)變和動(dòng)位移的測(cè)定：如下圖，可通過(guò)布置動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀或位移傳感器測(cè)出應(yīng)變時(shí)程曲線或位移時(shí)程曲線。通過(guò)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(cè)定：測(cè)點(diǎn)處布置加速度傳感器，可以測(cè)出加速度時(shí)程曲線，通過(guò)頻譜分析可求出固有頻率，通過(guò)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(cè)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(dòng)形式。一般橋梁結(jié)構(gòu)，第一固有頻率即基頻，對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析才是重要的。三、振緞動(dòng)測(cè)試貝系統(tǒng)組取成激勵(lì)部仔分：激勵(lì)容部分的眉作用是尤實(shí)現(xiàn)對(duì)銳測(cè)試對(duì)旅象的激哭勵(lì)，使掏結(jié)構(gòu)發(fā)坦生振動(dòng)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(lì)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(huà)用是將庭傳感器貌采得的扮信號(hào)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(chǎng)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(cè)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(cè)對(duì)近象上，爬對(duì)運(yùn)營(yíng)薄橋梁，互注意傳群感器、投測(cè)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(cè)嫂試。2、試驗(yàn)?zāi)üぷ鳎?）試胡驗(yàn)項(xiàng)罪目：肢地脈閱動(dòng)測(cè)元試、渡跑車俱測(cè)試付、跳藥車測(cè)拼試。掌一般遍從響爽應(yīng)小嬸的開(kāi)鍛始測(cè)驅(qū)試，船即地跪脈動(dòng)—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(cè)勵(lì)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(huì)，比料較實(shí)盾測(cè)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(guò)械程中稍，不槳要觸褲動(dòng)測(cè)之試元兵件及哄測(cè)量渴導(dǎo)線碗，以棕免引環(huán)起讀頸數(shù)的畜波動(dòng)虧。（5）試睡驗(yàn)完易成，突回收丹測(cè)試逃導(dǎo)線算，拆御除棚南帳，斥清理輝現(xiàn)場(chǎng)胖。第三倆節(jié)賞動(dòng)崇測(cè)數(shù)筋據(jù)分層析與殘?jiān)u價(jià)橋梁結(jié)腔構(gòu)的動(dòng)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(wú)關(guān)。動(dòng)載噴試驗(yàn)第中，估橋梁孟結(jié)構(gòu)治在動(dòng)言載下覆的動(dòng)隔力反匪映不碧僅與丙結(jié)構(gòu)達(dá)的動(dòng)挽力特過(guò)性有燙關(guān)，伯而且版與動(dòng)卵荷載駁有關(guān)霜，其璃振動(dòng)帥很復(fù)急雜，糊一般汗是隨娛機(jī)的蝕。因昏此需比要對(duì)森實(shí)測(cè)滴振動(dòng)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(dòng)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(cè)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(dòng)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(cè)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(duì)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(dòng)神力系宮數(shù)）膠：承受移動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(guò)快速駛過(guò)有軌時(shí)植測(cè)定方謝法：先使移逢動(dòng)荷載憐以最慢查的速度叛駛過(guò)結(jié)粥構(gòu)，測(cè)戴得結(jié)構(gòu)國(guó)的最大器撓度，裝然后使祝移動(dòng)荷映載按某泊種速度姐駛過(guò)，耽測(cè)得各冤種速度寺駛過(guò)結(jié)夠構(gòu)的最嘆大撓度疫，從中行找出最庫(kù)大撓度鼻的某一股速度。無(wú)軌奪時(shí)動(dòng)黑力系晴數(shù)的巾測(cè)定無(wú)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(dòng)荷載厲一次性村高速通揭過(guò)，取早振動(dòng)撓證度曲線欄最大值yd和振動(dòng)俯撓度曲軟線之中昌線的最商大值yj的比贏值作干為動(dòng)盲力系起數(shù)。二、頻播域分析砌（略）三、橋餡梁結(jié)構(gòu)育動(dòng)力性蒼能的分協(xié)析評(píng)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(cè)值金，如疑果實(shí)衡測(cè)值張大于故理論掃計(jì)算離值，繡說(shuō)明符橋梁粉結(jié)構(gòu)個(gè)的實(shí)售際剛扁度較贈(zèng)大，荷反之群則說(shuō)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(kāi)彼裂或簡(jiǎn)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(huì)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(cè)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(jiàn)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(dòng)力靜沖擊系流數(shù)的實(shí)嘆測(cè)值來(lái)勉評(píng)價(jià)橋等梁結(jié)構(gòu)山的行車直性能，暗實(shí)測(cè)沖拆擊系數(shù)窯較大則蠻說(shuō)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(cè)加速度量值忠的大顫小，守評(píng)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(guò)0.0套65g，否詳則就啞會(huì)引溉起司訂乘人芹員的嬸不適逝。實(shí)測(cè)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(huà)的能削力，瞧阻尼既比大裹，說(shuō)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(dòng)委衰減旅得快披；阻買(mǎi)尼比悶小，柱說(shuō)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(dòng)衰聾減得竹慢。練但是植，過(guò)鉛大的最阻尼災(zāi)比則限說(shuō)明頓橋梁蹤蝶結(jié)構(gòu)版可能拌存在蒙開(kāi)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(yǔ)某值時(shí)狼，荷載躁重復(fù)次練數(shù)的增婚加不會(huì)剪引起疲折勞破壞賄，當(dāng)超塞過(guò)該值夠時(shí)則會(huì)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、疲看勞試造驗(yàn)分梯類：?jiǎn)〉确赖阮l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(dòng)小取識(shí)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(dòng)加載隙器最大紙動(dòng)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(tīng)