《基于振動(dòng)測(cè)試法橋梁檢測(cè)與評(píng)定技術(shù)規(guī)程》

率、振型、阻尼、沖擊系數(shù)、速度、加速度和振幅等）的分析及評(píng)本標(biāo)準(zhǔn)適用于江西省既有橋梁、在建橋梁、改建橋梁的結(jié)構(gòu)2規(guī)范性引用文件下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是不注日期的引用文件，其有效版本適橋梁自振頻率是指橋梁結(jié)構(gòu)自身固有的振動(dòng)頻率。又稱"固有傳感器或測(cè)振系統(tǒng)正常工作的頻帶，在這個(gè)頻帶內(nèi)輸入信號(hào)頻率振型是指橋梁結(jié)構(gòu)自身固有的振動(dòng)形式?？捎觅|(zhì)點(diǎn)在振動(dòng)時(shí)的相描述。由于多質(zhì)點(diǎn)體系有多個(gè)自由度，故可出現(xiàn)多種振型，同時(shí)最小自振頻率(又稱基本頻率)相應(yīng)的振型為基本振型，又稱率遞增還有第二階、第三階……振型，它們被統(tǒng)稱為高階振型。橋梁結(jié)構(gòu)加速度表示橋梁振動(dòng)的速度變化快慢的物理量，定義ρ=MEI(x)率和截面的抗彎剛度成反比。因此，由于損傷引起的剛度降低會(huì)iidi----理論計(jì)算頻率；fp-p----撓度（應(yīng)變）動(dòng)態(tài)分量的峰-峰值；ηω----頻率校驗(yàn)系數(shù)；ηf----撓度校驗(yàn)系數(shù)；nnEI----索的抗彎剛度。4.1.1新建橋梁、加固改造后橋梁、既有橋梁可通過(guò)動(dòng)力測(cè)試來(lái)檢驗(yàn)4.1.2橋梁結(jié)構(gòu)動(dòng)力測(cè)試實(shí)施前，應(yīng)依據(jù)現(xiàn)有的國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、合法4.1.4橋梁動(dòng)力法檢測(cè)評(píng)定所需技術(shù)參數(shù)，宜依據(jù)竣工資料或設(shè)計(jì)文用。對(duì)缺失技術(shù)資料的橋梁，可根據(jù)橋梁檢測(cè)資料，結(jié)合參考同4.2現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)及評(píng)定程序4.2.1動(dòng)力法檢測(cè)評(píng)定前，應(yīng)通過(guò)實(shí)地調(diào)查，并參考?xì)v年檢測(cè)資料檢測(cè)評(píng)定前要搜集有關(guān)橋梁勘察設(shè)計(jì)、施工、況、今后改擴(kuò)建計(jì)劃、水文、氣候、環(huán)境等方面情況（1）勘察設(shè)計(jì)資料，主要包括：橋位地質(zhì)鉆探資3）根據(jù)檢測(cè)要求選擇并安裝傳感器，傳感器的安裝），統(tǒng)量程、幾何參數(shù)、低通濾波器截止頻率等參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。要求小信號(hào)4.2.4檢測(cè)環(huán)境應(yīng)避開外界干擾振源，測(cè)點(diǎn)應(yīng)注意橋下管道、電磁場(chǎng)4.2.7進(jìn)行動(dòng)力特性檢測(cè)時(shí)，應(yīng)制定專門的安全保護(hù)技術(shù)措施，滿足本規(guī)程采用的頻率校驗(yàn)系數(shù)法主要是根據(jù)在用橋確定的，按規(guī)范計(jì)算時(shí)材質(zhì)參數(shù)取值留有一定的安全充分發(fā)揮在用橋梁的承載潛力，對(duì)動(dòng)力法評(píng)定的橋梁承5測(cè)試設(shè)備與技術(shù)要求5.1.1試驗(yàn)用測(cè)試設(shè)備的技術(shù)性能應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)《檢測(cè)和校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室能力的通用要求》（GB/T27025-2008）第測(cè)和（或）校準(zhǔn)的對(duì)檢測(cè)、校準(zhǔn)和抽樣結(jié)果的準(zhǔn)確性或括輔助測(cè)量設(shè)備（例如用于測(cè)量環(huán)境條件的設(shè)備），在選擇同類型或同規(guī)格測(cè)試設(shè)備是為了減少測(cè)試環(huán)節(jié)，提高測(cè)試工作的可靠性和可操作性。參考點(diǎn)和各分界點(diǎn)上，用放大特性相同的多路放大器和記錄特性相布置在控制斷面上。拾振器數(shù)量有限時(shí)，通常將一動(dòng)其他拾振器得到所有測(cè)點(diǎn)。振型測(cè)量前把測(cè)振儀2）動(dòng)位移可采用位移傳感器和測(cè)量放大器、或光電變可采用電阻應(yīng)變計(jì)、動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀或光纖光柵式應(yīng)變計(jì)等進(jìn)行測(cè)試般在檢測(cè)之前對(duì)各測(cè)點(diǎn)進(jìn)行一段時(shí)間的穩(wěn)定觀測(cè)。觀測(cè)試設(shè)備容易受到碰撞擾動(dòng)的部位，通常設(shè)置保護(hù)設(shè)備、系保險(xiǎn)繩或設(shè)置醒目的標(biāo)志。6橋梁動(dòng)力法測(cè)試的技術(shù)要求6.1測(cè)試工況及測(cè)試截面6.1.2激振方法可根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、測(cè)試的精度要求、方便性的情況下，通過(guò)測(cè)定橋梁由風(fēng)荷載、地脈動(dòng)、水自振特性參數(shù)的方法。該方法需對(duì)采集的長(zhǎng)樣本影響。對(duì)懸索橋、斜拉橋等自振頻率較低的橋型行車激振法，是利用車輛駛離橋面后引起的生穩(wěn)態(tài)振動(dòng)。該方法測(cè)試精度高，但需要較為龐大的起振機(jī)對(duì)橋面將產(chǎn)生一定的損傷。在需要高精度識(shí)別2）對(duì)于常見的簡(jiǎn)支梁橋及連續(xù)梁橋，根據(jù)具體情況可參照?qǐng)D6.1.3）大型橋梁振型測(cè)試可將結(jié)構(gòu)分成幾個(gè)單元分別），4）在測(cè)試橋梁結(jié)構(gòu)行車響應(yīng)時(shí)，應(yīng)選擇橋梁結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)幅值最大部位為測(cè)試截面。5）用于沖擊效應(yīng)分析的動(dòng)撓度測(cè)點(diǎn)每個(gè)截面應(yīng)至少1個(gè)。采用動(dòng)應(yīng)變?cè)u(píng)價(jià)沖擊系數(shù)時(shí)，墩L/2墩?qǐng)D6.1.3-1簡(jiǎn)支梁橋前1階模態(tài)的墩L/43L/4墩?qǐng)D6.1.3-2簡(jiǎn)支梁橋前2階模態(tài)的墩墩L/2L/65L/6墩墩L/2L/6圖6.1.3-3簡(jiǎn)支梁橋前3階模態(tài)的墩L/83L/85L/8墩L/8簡(jiǎn)支梁橋前4階模態(tài)的傳感器布置方案墩L/103L/10L/27L/109L/10墩?qǐng)D6.1.3-5簡(jiǎn)支梁橋前5階模態(tài)的圖6.1.3-6連續(xù)梁橋前1階模態(tài)的墩L/83L/85L/87L/8墩L/83L/85L/87L/8墩?qǐng)D6.1.3-7連續(xù)梁橋前2階模態(tài)的墩L/12L/45L/127L/123L/411L/12墩L/12L/45L/127L/123L/411L/12墩?qǐng)D6.1.3-8連續(xù)梁橋前3階模態(tài)的墩L/163L/165L/167L/169L/1611L/1613L/1615L/16墩L/163L/165L/167L/169L/1611L/1613L/1615L/16墩?qǐng)D6.1.3-9連續(xù)梁橋前4階模態(tài)的表6.1.3-1簡(jiǎn)支梁橋前5階模態(tài)的傳感器布置方案1122334455表6.1.3-2連續(xù)梁橋前4階模態(tài)的傳感器布置方案122436L/12，L/4，5L/12，7L/12，3L48表6.2.1橋梁的測(cè)試階次表率范圍宜選擇（0.1～200）Hz，信噪比應(yīng)大于80dB；對(duì)于宜為檢測(cè)結(jié)構(gòu)最大關(guān)注頻率的10倍以上，同時(shí)應(yīng)大于低選擇并共用一個(gè)相同的參考點(diǎn)，在參考點(diǎn)和各測(cè)點(diǎn)分別布設(shè)測(cè)振傳感2）橋梁結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)檢測(cè)一般指橋梁結(jié)構(gòu)在強(qiáng)迫振動(dòng)荷在變形和應(yīng)變較大的部位應(yīng)布置測(cè)點(diǎn)，用于測(cè)記結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)的測(cè)點(diǎn)5）動(dòng)力響應(yīng)檢測(cè)數(shù)據(jù)的采集記錄，應(yīng)保證所采集的1）橋梁動(dòng)態(tài)測(cè)試設(shè)備屬弱電設(shè)備，設(shè)備需要遠(yuǎn)離電磁干擾源，因此要采取屏蔽措施。在儀器附近使用對(duì)講機(jī)、手機(jī)等通信設(shè)備可能會(huì)產(chǎn)生意想不到的干擾2）在檢測(cè)中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)噪聲干擾現(xiàn)象，有時(shí)噪聲甚一般采用靜電屏蔽、電磁屏蔽或接地、浮置等措施。靜電屏蔽可消耦合的干擾，電磁屏蔽可防止高頻電磁場(chǎng)的干擾，如果屏蔽層接地蔽和靜電屏蔽的作用；接地可以避免公共地線各點(diǎn)電位不均勻所產(chǎn)生7基于動(dòng)力法的橋梁評(píng)定指標(biāo)確定自振頻率評(píng)定標(biāo)度。橋梁自振頻率變化不僅能夠反映結(jié)構(gòu)損傷情12345橋梁結(jié)構(gòu)剛度變化，應(yīng)符合以下規(guī)定：①在橋梁結(jié)構(gòu)體系和恒載不變分析結(jié)構(gòu)剛度退化的原因。②在橋梁結(jié)構(gòu)體系或恒載發(fā)生改變的情況頻率與基準(zhǔn)頻率值的比較，分析目前結(jié)構(gòu)的剛度與結(jié)構(gòu)體系或恒載改頻率值應(yīng)采用改變前的最近一次實(shí)測(cè)自振頻率值。③當(dāng)無(wú)既往實(shí)測(cè)自ηω對(duì)橋梁現(xiàn)狀的損傷程度進(jìn)行定義，分成六個(gè)等級(jí)：完好狀態(tài)、臨界損傷狀態(tài)、輕微損傷、結(jié)構(gòu)在靜應(yīng)力的基礎(chǔ)上承受較大的動(dòng)應(yīng)力及動(dòng)撓度。這種動(dòng)荷載對(duì)應(yīng)力和撓度增大的影響，及運(yùn)行車輛的動(dòng)力特性、車速等因素的影響。因此沖擊系數(shù)往往成為動(dòng)力測(cè)試中的沖擊系數(shù)計(jì)算采用橋梁無(wú)障礙行車下的動(dòng)撓度或fdmdmin?1=fdpp?1得出最大實(shí)測(cè)沖擊系數(shù)，并作相應(yīng)分析及評(píng)價(jià)。實(shí)測(cè)沖擊系數(shù)應(yīng)不大于設(shè)計(jì)規(guī)范沖擊系數(shù)，橋梁結(jié)構(gòu)的阻尼比可采用波形分析法、半功率帶寬法或模態(tài)分析靠性和精度有很大的影響。阻尼比又是一個(gè)十分復(fù)雜的問(wèn)題，目對(duì)加速度量值進(jìn)行分析。根據(jù)加速度評(píng)價(jià)橋梁結(jié)構(gòu)行車的舒適性7.5橋梁結(jié)構(gòu)行車下舒適度評(píng)價(jià)車橋耦合振動(dòng)會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生心理和生理效應(yīng)，斯佩當(dāng)f<2Hz時(shí)，K=2Df2當(dāng)2Hz≤f≤25Hz時(shí)，K=4Df當(dāng)5Hz≤f≤40Hz時(shí)，K=Df表7.5.3F(f)計(jì)算公式F(f)計(jì)算公式當(dāng)0.5<f≤5.4Hz時(shí)，F(xiàn)(f)當(dāng)5.4<f≤26Hz時(shí)，F(xiàn)(f)=650/f2當(dāng)26<f時(shí)，F(xiàn)(f)=1當(dāng)0.5<f≤5.4Hz時(shí)，F(xiàn)(f)=0.325f2當(dāng)5.4<f≤26Hz時(shí)，F(xiàn)(f)=400/f2當(dāng)26<f，F(xiàn)(f)=17.6基于曲率模態(tài)的橋梁結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別與診斷ρ=MEI(x)?θ?2yρ(x,t)=?x=?x2ρ= M?2yEI(x)?yi+1?2yi+yi?1l2=(x)么損傷，只要EI(x)減小必將引起曲率模態(tài)振型局部幅值突變。且式（7.6.3）得知EI(x)與(x)成線性規(guī)律變化，所以EI(x)的變化位置與(x)突變的位置是一一對(duì)應(yīng)的，即(x)突變的位置即為橋梁結(jié)構(gòu)損傷的位置。且(x)突變的幅度大小可以定量診斷橋梁結(jié)②能反映損傷的曲率模態(tài)由損傷橋梁的位移模態(tài)直接差分即可得到對(duì)照；曲率模態(tài)和曲率模態(tài)差均能識(shí)別出橋梁損傷位置和定性判別損差比曲率模態(tài)對(duì)損傷診斷靈敏，低階曲率模態(tài)或曲率模態(tài)差比高階識(shí)③通常，結(jié)構(gòu)的損傷包括結(jié)構(gòu)剛度減小和質(zhì)量變化兩種。但在土木傷一般不會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)質(zhì)量發(fā)生多大變化，因此，結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別主要工況一工況十一一二三四12345表7.6.3四分之一部位各損傷工況下豎五六七八12345表7.6.4四分之三部位各損傷工況五六七八123458索力的振動(dòng)法檢測(cè)8.2.2采集振動(dòng)信號(hào)時(shí)，應(yīng)注意觀察信號(hào)質(zhì)時(shí)分析參數(shù)的選擇按隨機(jī)信號(hào)處理的規(guī)定，合理8.3.2采用振動(dòng)法測(cè)試索力計(jì)算時(shí)，應(yīng)通過(guò)信號(hào)處理分析獲得索的至少六階自振頻率值，TT=Tn8.3.3對(duì)于索的物理參數(shù)無(wú)法明確時(shí)，換算索力存在較大誤差時(shí)9橋梁結(jié)構(gòu)動(dòng)力評(píng)估報(bào)告2）給出至少一張結(jié)構(gòu)整體外貌照片，以及包括主要尺寸9.3檢測(cè)儀器設(shè)備應(yīng)包括儀器設(shè)備的名稱（型號(hào)）、設(shè)備編號(hào)、主要技術(shù)參2）結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性分析應(yīng)包括本規(guī)程第6.2.1條規(guī)定的結(jié)5）檢測(cè)結(jié)果及分析應(yīng)包括動(dòng)力信號(hào)處理方法、結(jié)構(gòu)附錄A基于頻率校驗(yàn)系數(shù)法損傷診斷對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行荷載試驗(yàn)，通過(guò)測(cè)量結(jié)果與理論計(jì)算結(jié)果的比較η=Se/Ss（A-1）），f= pl348EI將式（A-2）代入式（A-1）可得撓度校驗(yàn)系數(shù)ηf為：feEsIsfsEeIfsEeIefeeIe為截面的實(shí)測(cè)抗彎剛sIs為截面的理論計(jì)算抗彎剛度。=2引入頻率校驗(yàn)系數(shù)ηω,頻率校驗(yàn)系數(shù)與撓度校驗(yàn)系數(shù)之間的關(guān)系表示為：EIEIηω== EI==feEI==feηfss=ηf不利撓度校驗(yàn)系數(shù)作參數(shù)，建立頻率校驗(yàn)系數(shù)與撓度校驗(yàn)系數(shù)之間的果與理論結(jié)果之間存在差異，且結(jié)構(gòu)撓度對(duì)應(yīng)于結(jié)構(gòu)的靜剛度，而頻度。相關(guān)文獻(xiàn)研究表明，結(jié)構(gòu)動(dòng)剛度與靜剛度之間存在差異，這種差系數(shù)與實(shí)測(cè)頻率校驗(yàn)系數(shù)之間的差異。為了消除以上因素對(duì)頻率校驗(yàn)分析實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，并分別與理論計(jì)算結(jié)果比較，得到ηω=0.頻率與撓度校驗(yàn)系數(shù)關(guān)系回歸曲線頻率校驗(yàn)系數(shù)1.3001.2501.2001.1501.1001.0501.000y=0.9982xR=0.91550.6000.6500.7000.7500.8000.8500.9000