橋梁靜動載試驗方法

橋梁靜動載試驗的方法研究摘要：橋梁的荷載試驗是對橋梁進行評定的重要方式，橋梁的荷載試驗包括靜載試驗和動載試驗兩種，本文將對這兩種試驗進行具體的研究。

關(guān)健詞：橋梁工程、動載試驗、靜載試驗

1引言：隨著現(xiàn)代橋梁工程技術(shù)的發(fā)展，橋梁的建設結(jié)構(gòu)也趨于多樣化。在對新建的橋梁和已建的橋梁，進行營運質(zhì)量的鑒定和檢測時通常使用的方法，就是對橋梁進行荷載的試驗，從而對橋梁的承載力以及運營的何載等級進行科學的評定。橋梁的何載試驗具體包括動載試驗和靜載試驗兩種。靜載試驗是在對橋梁結(jié)構(gòu)進行試驗荷載作用下的控制截面的應變、位移以及裂縫等的測試，用來分析和評定橋梁的承載能力。動載試驗是對橋梁在動載作用下的響應測試，來分析橋梁的頻率、阻尼和振動和模態(tài)等參數(shù)，并根據(jù)動力響應和模態(tài)參數(shù)來做出橋梁的何載力評定。

2橋梁的靜載試驗

2.1荷載作用下的橋梁結(jié)構(gòu)驗算：在明確了橋梁的結(jié)構(gòu)之后，首先要進行的就是理論的分析和計算，也就是按照試驗橋梁的設計圖紙與設計的荷載，來選取合理的計算圖式并按照設計的規(guī)范，計算出橋梁的結(jié)構(gòu)圖設計內(nèi)力。目的就是為了確定各種控制截面的位置及控制截面的最不利活載內(nèi)力，從而為檢測截面的選取以及加載方案提供主要依據(jù)。科學合理的計算是保證試驗成功進行的前提條件，一般情況下橋梁的實際結(jié)構(gòu)和組成材料，與設計理論存在一定的差別，所以需要將模型進行合理的簡化，并合理的確定邊界條件和材料參數(shù)。

2.2橋梁測點的布置和截面的選擇：靜力荷載的試驗既需要滿足橋梁承載力與使用性能的真實全面評定，又需要考慮到試驗成本的控制，所以需要進行合理的簡化。通常荷載試驗是選擇不同結(jié)構(gòu)形式、不同跨徑的橋孔中具有代表性的一孔或幾孔進行的。變形的測點應該布置在被測橋孔的4分點或8分點所在的截面上，根據(jù)選擇的儀器或者實際的情況，可以布置在橋面或橋梁底面，至少需要在各截面的橫橋向分別布置3個點。應力的測點應該布置在被測理論計算的控制截面上，每個截面應該根據(jù)橋的寬度與高度，在橫縱向布置多個測點。

2.3加載方案的選擇：測點及截面布置完成之后，要需要制定合理的加載方案，如加載的方式、加載的位置以及加載的程序。目前常用的加載方式有車輛荷載加載、專用加力架加載以及重物加載三種，選擇時應該根據(jù)現(xiàn)場的實際情況進行。加載的位置和加載的重量則應該通過試驗荷載效應計算來決定。當加載的方式確定以后，要根據(jù)加載物的體積重量等特點，將其簡化為集中荷載或者均勻荷載布置在計算的結(jié)構(gòu)上，從而使各截面產(chǎn)生的內(nèi)力，接近設計的最不利活載產(chǎn)生的內(nèi)力，目的就是盡量使用最少最合理的加載物來達到最大效果。加載程序的設計是為了使試驗能夠順利進行，并有效的獲取真實的數(shù)據(jù)，提高試驗工作的效率，同時也要防止試驗中結(jié)構(gòu)發(fā)生意外破壞。對試驗的工序進行具體安排的工作，其主要的內(nèi)還要進行科學的處理才能得到真實的試驗結(jié)果，并根據(jù)進一步的分析和計算得出橋梁的承載能力和使用性能。

3橋梁的動載試驗

3.1試驗的儀器選用：應該選擇的主要動載試驗檢測儀器有傳感器、放大器、磁帶記錄儀、光線示波器以及數(shù)據(jù)信號處理機等。在進行儀器選擇時也要根據(jù)實際環(huán)境和試驗需要，選擇合適且盡量簡化的儀器。而且儀器的選擇要匹配。

3.2試驗的方法：進行動載試驗的方法主要有三種（一）脈動試驗：當橋面上沒有汽車通過和其他的周期性干擾力時，在有風、地面微振等環(huán)境下，橋梁所受到的激勵應該是平穩(wěn)的各態(tài)歷經(jīng)寬帶隨機激勵。結(jié)構(gòu)所響應的主諧量是在固有的頻率附近進行振動，可以通過脈動測試確定結(jié)構(gòu)的固定頻率；（二）跳車試驗：這種試驗方法是汽車在跨過15厘米高的跳板后制動，然后測量此時橋梁結(jié)構(gòu)在附加汽車的重量以后的衰減振動，以確定橋梁的抗沖擊系數(shù)，從而分析橋梁結(jié)構(gòu)的振動性能；（三）跑車試驗：這項目試驗主要是測試當汽車在橋上行駛時，橋梁結(jié)構(gòu)的強迫性振動響應，以及車輛通過以后的振動衰減情況。

3.3動載試驗數(shù)據(jù)的分析：（一）橋梁固有的頻率：橋梁的豎向和橫向各階段的自振頻率，可以通過測試儀器直接進行測試記錄，并確定時域歷程曲線、功率圖譜上的峰值等。測試完成后將實際試測的結(jié)果與理論值進行比較，就可以評估出橋梁結(jié)構(gòu)的剛度及性能，如果實測的數(shù)值大于理論的計算數(shù)值，就說明橋梁的風度較強，反之則說明剛度偏小，有可能存在較大裂縫或其他問題。在實際的試驗中，通常要求實測的頻率需大于理論分析得到的頻率值，因為理論分析中忽略了橋梁的橫隔梁和橋面鋪裝等，結(jié)構(gòu)的剛度對橋梁剛度增大的貢獻；（二）阻尼比：根據(jù)脈動試驗的數(shù)據(jù)和各種識別的方法，就可以計算出橋梁結(jié)構(gòu)振動各階模態(tài)的阻尼。（三）沖擊系數(shù)：目前來講唯一可靠的方法就是，通過動載試驗測試橋梁結(jié)構(gòu)的沖擊系數(shù)?？梢愿鶕?jù)跑車試驗測出的數(shù)據(jù)來計算出橋梁的沖擊系數(shù)。通過此沖擊系數(shù)可以對橋梁結(jié)構(gòu)的行車性能進行評定。實測的沖擊系數(shù)如果與理論值差距較大，就說明橋梁行車性能較差。但是目前采用的沖擊系數(shù)評定橋梁結(jié)構(gòu)的方法，還有待改進和提高。（四）振型：振型的試驗所采用的方法，就是將若干傳感器安裝在橋梁結(jié)構(gòu)的代表部位，當激振裝置激發(fā)結(jié)構(gòu)共振時，便可以同時的記錄下橋梁各部位的相位和振幅，然后通過各測