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静荷载试验和动荷载试验
日期:2015-10-22 17:25:24 作者:佚名 来源:本站原创
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静载试验与动载试验虽然在试验目的、测试内容等方面不同,是两种性质的试验,但对于全面分析掌握桥梁结构的工作性能是同等重要的。

1.静荷载试验

所谓桥梁静载试验,是将静止的荷载作用在桥梁上的指定位置,然后对桥梁结构的静力位移、静力应变、裂缝等参量进行测试,从而对桥梁结构在荷载作用下的工作性能及使用能力作出评价。

静载试验是桥梁结构试验中最大量、最常见的基本试验。因为桥梁结构工作时所受的荷载主要是静力荷载,其自重当然属于静力荷载,就是荷载位置随时间而变的移动车辆荷载,在设计计算时一般也是作为静载来考虑的。这样做的原因,一方面是:因为区分静力问题与动力问题的主要标志,并不是与结构受力状态有关的各物理量是否随时间变化,而是由结构的运动加速度引起的惯性力是否已经大到不可忽略的程度,通常由移动车辆荷载引起的结构反应的动态增量部分只占全部反应的极小部分;另一方面,将移动车辆荷载作为动力问题来考虑,分析起来过于复杂,因此,常用将静力荷载乘以冲击系数的办法来近似考虑移动车辆荷载的动力影响。

桥梁结构静载试验,一般可以通过重力或其他类型的加载设备来实现,并能满足试验要求。静载试验的加载过程,是从零开始逐步递增,一直到预定的荷载为止。静载试验是了解结构特性的重要手段,不仅用它来直接解决结构的静力问题,就是在进行结构动力试验时,一般也要先进行静载试验,以测定结构有关的特性参数。

2.动荷载试验

桥梁动载试验是利用某种激振方法激起桥梁结构的振动,然后测定其固有频率、阻尼比、振型、动力冲击系数、行车响应等参量,从而判断桥梁结构的整体刚度、行车性能。

桥梁结构的动载试验,目前主要包括两方面的内容:

一是测量移动车辆荷载作用下桥梁指定断面上的动应变或指定点的动挠度;

二是测量桥梁结构的自振特性和动力响应。

移动车辆荷载作用下的动应变或动挠度测定,一般用于实桥试验,试验时将单辆或多辆载重车辆按不同的车速通过桥梁,有时为了模拟路面的不良情况,还在桥面上设置人工障碍(比如有一定宽度和高度的木板),使行驶车辆产生跳动,以形成对桥梁的冲击作用,此时测出指定断面上的动应变或动挠度,将动态情况下的峰值与相应的静态数值相比,可以求出车辆振动引起的动态增量。用测试的方法确定桥梁的动态增量,是研究车辆对桥梁动力作用的一种手段,由试验求得的数据可以作为确定桥梁冲击系数的依据。

桥梁自振特性的测量对象,可以是实际桥梁,也可以是桥梁模型。测量模型的自振特性时,一般要对模型进行专门的激励(输入),然后测量模型的响应(输出),在巳知激励和响应(或只有响应)的情况下可以求出模型(系统)的自振特性。测量实桥的自振特性时,也可以同模型试验一样,对实桥进行激振,测得输入和结构的响应后可以求出自振特性。有时,也可以不用对实际结构进行专门的激振,而是利用自然因素(如风、水流、地脉动等)作为实际桥梁的振源(只要能满足一定的条件),测出实际桥梁在这些自然因素作用下的响应,求出实际桥梁的自振特性。

正确确定桥梁结构的自振特性是进行桥梁动力响应的基础。结构自振特性中除阻尼比外,频率与振型可以用计算的力法求得,但计算时所采用的计算图式与实际结构往往有区别,所以用试验的方法确定桥梁结构的自振特性就很有必要。

在诸如地震荷载和风荷载作用下,测量桥梁结构的动力响应的目的是:研究桥梁结构抗震和抗风性能,确保桥梁结构抵抗突发性自然灾害的能力。这类动力响应的测试分析一般都通过模拟震动台试验和风洞试验进行。在有条件的地方,也可以在实桥上进行实时测试。

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