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桥梁静动载试验检测方法的应用技术
更新时间:2021-04-10 17:51
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      随着我国大型重载运输的发展,对现有桥梁和新建桥梁的运输承载力的要求越来越高,为了使桥梁更加稳固,运输更加通畅,给今后桥梁的维修、养护、加固等提供相应的依据,应该对桥梁进行检测和判定,静载试验和动载试验作为重要的检测桥梁工程的方法,对桥梁工程的质量有重要的影响,所以应引起充分的重视。本文分析了静载试验和动载试验的检测方法,以供参考。
        关键词:桥梁静动载试验检测方法应用技术
        1.静载试验检测方法
        1.1基本规定
        应该在对桥梁进行调查和检算之后再制定其静载试验方案,通常包含试验工况、测试截面、测试内容、布设测点、试验荷载、控制试验过程、分析试验数据等内容,应该注意静载试验需要在结构的内力、应力、位移和裂缝等控制的截面进行,静载试验的工况包含中载和偏载试验工况。
        1.2试验工况及测试截面
        应该按照桥梁结构代表性和最不受力的原则确定试验检测程序中试验的工况和测试的截面;如果测试的最大正弯矩发生应变,还应该对截面的位移进行相关的测试。异型桥梁和其他组合体系的桥梁的确定应该按照其结构力学特征和荷载情况具体确定。
        1.3测量的内容
        (1)测量结构控制截面的变为或挠度(2)对结构控制截面最大应变的测量(3)对偏载作用下结构的影响系数的测量(4)对试验过程中可能出现的现象的测量。
        1.4布置应变和位移的测点
        (1)布置单向应变测点时应该遵循山下兼顾、左右对称、重点突出的原则,能对截面高度方向的应变分布特征进行很好的反映,不能少于2组,斜桥、弯桥、异型桥的应变测点应该按照结构在荷载作用下的特征及内力特征进行确定。在应变测试中应设置一定的补偿片,并把补偿的位置设置在材质、环境和机构相同的非受力部分(2)位移测点的测值是结构最大变化规律的具体反映,主梁的竖向位移纵向测点应该布置在工况挠度曲线在荷载作用下的峰值位置,竖向位移横向测点应该能表现出桥梁横向分布的特征,整体式的截面不少于3个。
        1.5测试的设备以及技术要求
        1.5.1测试的环境和准备
        (1)应该在交通封闭的状态下进行试验,避免在强风和气温低于5℃或高于35℃、大、中雨和大雾天气、振动和冲击以及强磁场等外部环境下进行测试,实验人员应该做好准备资料、现场调查、选择测试孔、编制方案等准备工作(2)预加载,静载试验可以采用车辆加载或加载物加载,通常选用分级加载的单梁试验车或第一级荷载为预加载,使结构非弹性变形逐渐消除,使结构工作状态正常,还可以对人员完善的组织和仪器正常的工作进行检测(3)正式分级加载的级数应该按照试验荷载的分级增量和荷载总量具体确定,分为3—5级,对其进行统一指挥和读数,并对所读的数据进行相应的报告。
        1.5.2测试中注意的问题
        (1)在试验加载的过程中,应该对结构的晃动、扭曲、异常响动等现象及时采取措施进行处理(2)加载的时间间隔应该满足结构稳定反应的需求,对第一级荷载结构进行有效测试,确定其反应稳定之后才能进行下一级的荷载试验,如果对主要的控制截面的最大应力进行加载试验时,应该保证分级加载稳定的时间大于5min,对于还没有投入使用的新桥,分级加载首个工况稳定的时间应该大于15min(3)布置和选择应变片。一般情况下应该按照现场的温度和湿度等合理的选择贴片和防潮的工艺,一般选择和观测应变部位同等材料为补偿片,对结构的应变运用千分表进行观测时,应该使结构的表面和千分表的轴线紧靠,使测试的误差相对减少。 
        1.6分析和总结
        (1)强度校验系数kg=6e/6t,其中6e是试验中测量的应力差值,6t是理论应力差值。如果计算得出的强度校验系数kg小于1,可以得出桥梁的结构符合强度的相关需求,有足够的安全储备。反之,则不满足强度的相关需求(2)刚度校验系数kg=δe/δt,δe是挠度的实测值,δt是挠度的理论值,如果刚度的校验系数kg小于1,可以得出桥梁的结构符合刚度的相关需求,有足够的安全储备。反之,则不满足刚度的相关需求(3)分析结构的抗裂性,在汽车荷载组合最不利的情况下,观察桥梁在加载过程中是否会产生拉裂缝。
        2.动载试验检测方法
        2.1测试的仪器
        测试动载试验的仪器主要有放大器、灵敏度高的传感器、磁带记录仪、光线示波器、数字信号处理机、谱分析软件等,应该按照传感器的特性和仪器的性能选择合适的测试系统。
        2.2试验的方法
        (1)脉动试验
        该试验指的是在桥面没有交通荷载、桥附近没有规则的振源的基础上,通过对因水流、地脉动、风荷载等随机激励导致的微幅振动的测定对结构自振的特性参数进行识别的方法,使用该方法需要对长样本信号进行采集以平均能量,由于桥梁的激励是各态宽带的随机激励,结构响应的主谐量,是固有的频率附近的振动,所以利用脉动测试能使结构的固有频率得到确定(2)跳车试验,跳车试验是对汽车跨过15cm高跳板之后进行制动的测试,对桥跨结构在汽车质量附加的状态下振动衰减的测量,以桥梁的冲击系数对桥梁结构的振动性质进行分析(3)跑车试验,该试验主要是对桥梁结构在汽车通过桥上时强迫振动响应,以及通过后振动衰减的情况进行的测试。
        2.3分析数据
        (1)自振的频率
        采集数据和分析频谱时,应该合理的设置采样和分析的参数,保障频率分辨率小于实测自振频率的1%。桥梁横向和竖向各阶段的自振频率可以直接利用测试系统对功率图谱上的峰值、时域历程曲线等进行记录。然后把其理论值和实测值进行比较,可以对桥梁结构的刚度特性进行评估。如果实测的值比理论计算值大,说明桥梁结构具有较大的实际刚度,反之说明其刚度较小,极有可能存在不正常的情况。但是一般情况下,要求试验实测的桥梁频率要比理论建模分析得出的频率高,因为实际建模中忽视了桥面铺装和横隔梁等的刚度贡献,两者实际上都使桥梁的刚度增加。
        (2)冲击系数
        冲击系数适合采用同截面不同测点的均值,利用动载试验对桥梁结构的冲击系数进行测试是当前获得冲击效应比较可靠的方法。通过跑车试验可以测得中跨跨中竖向振幅和其中最不利的加载截面的静挠度,可以得出桥梁的冲击系数。利用跑车试验测出的动力冲击系数,可以用来对桥梁结构的行车性能进行评定,实际测量中的桥梁冲击系数太大或太小,说明桥梁结构具有较差的行车性能。
        (3)振型的测定
        测定振型的时候一般采用共振法,选择环境激振等方法对振型参数实施模态参数的识别,即在结构的相关部位安装若干传感器,当激振装置把结构的共振激发,并对各结构部位的相位和振幅进行记录,通过对各测点的相位和振幅进行比较便能绘出振型的曲线。
        3.结语
        桥梁静动荷载试验在桥梁的实际检测评估中被广泛的运用,为评定现有桥梁和新建桥梁的承载能力提供了直接有效的办法,使其得到的结果正确可靠,所以可以用该结果对桥梁的安全状况进行判断,给桥梁的评价提供相关的依据。
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