桥梁静动载试验的方法研究

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　　摘要：桥梁的荷载试验是对桥梁进行评定的重要方式，桥梁的荷载试验包括静载试验和动载试验两种，本文将对这两种试验进行具体
　　的研究。
　　关健词：桥梁工程、动载试验、静载试验
　　1引言：随着现代桥梁工程技术的发展，桥梁的建设结构也趋于多样化。在对新建的桥梁和已建的桥梁，进行营运质量的鉴定和检测时通常使用的方法，就是对桥梁进行荷载的试验，从而对桥梁的承载力以及运营的何载等级进行科学的评定。桥梁的何载试验具体包括动载试验和静载试验两种。静载试验是在对桥梁结构进行试验荷载作用下的控制截面的应变、位移以及裂缝等的测试，用来分析和评定桥梁的承载能力。动载试验是对桥梁在动载作用下的响应测试，来分析桥梁的频率、阻尼和振动和模态等参数，并根据动力响应和模态参数来做出桥梁的何载力评定。
　　2桥梁的静载试验
　　2.1荷载作用下的桥梁结构验算：在明确了桥梁的结构之后，首先要进行的就是理论的分析和计算，也就是按照试验桥梁的设计图纸与设计的荷载，来选取合理的计算图式并按照设计的规范，计算出桥梁的结构图设计内力。目的就是为了确定各种控制截面的位置及控制截面的最不利活载内力，从而为检测截面的选取以及加载方案提供主要依据。科学合理的计算是保证试验成功进行的前提条件，一般情况下桥梁的实际结构和组成材料，与设计理论存在一定的差别，所以需要将模型进行合理的简化，并合理的确定边界条件和材料参数。
　　2.2桥梁测点的布置和截面的选择：静力荷载的试验既需要满足桥梁承载力与使用性能的真实全面评定，又需要考虑到试验成本的控制，所以需要进行合理的简化。通常荷载试验是选择不同结构形式、不同跨径的桥孔中具有代表性的一孔或几孔进行的。变形的测点应该布置在被测桥孔的4分点或8分点所在的截面上，根据选择的仪器或者实际的情况，可以布置在桥面或桥梁底面，至少需要在各截面的横桥向分别布置3个点。应力的测点应该布置在被测理论计算的控制截面上，每个截面应该根据桥的宽度与高度，在横纵向布置多个测点。
　　2.3加载方案的选择：测点及截面布置完成之后，要需要制定合理的加载方案，如加载的方式、加载的位置以及加载的程序。目前常用的加载方式有车辆荷载加载、专用加力架加载以及重物加载三种，选择时应该根据现场的实际情况进行。加载的位置和加载的重量则应该通过试验荷载效应计算来决定。当加载的方式确定以后，要根据加载物的体积重量等特点，将其简化为集中荷载或者均匀荷载布置在计算的结构上，从而使各截面产生的内力，接近设计的最不利活载产生的内力，目的就是尽量使用最少最合理的加载物来达到最大效果。加载程序的设计是为了使试验能够顺利进行，并有效的获取真实的数据，提高试验工作的效率，同时也要防止试验中结构发生意外破坏。对试验的工序进行具体安排的工作，其主要的内容包括确定各控制截面试验的工序，确定试验加载及卸载的程序，确定加载的时间，以及确定变形的测量和测量工作的方式与方法。
　　2.4静载试验仪器的选用：静载试验主要的检测目的是测量桥梁结构的变形和应变，桥梁结构的变形可采用挠度仪、精密水准仪、百分表以及连通管等仪器；而对于应变的测试则可根据试验方法的不同选择电阻应变仪、机械式应变计等；在选择仪器时应该尽量注意：（一）所选的仪器必须满足测试的精度要求，通常情况下要求所测量的结果误差小于5%，也不能过于盲目的追求精度，因为仪器越精确对环境的要求就越高；（二）仪器应该具有足够的量程，来满足测试的需要，尽量的避免在试验中进行仪器的调试；（三）测量相同内容时，应该选用同一种规格的仪器进行测量，以免出现误差；（四）对仪器进行选择时，还要客观的考虑到环境的影响因素，通常电子仪器的适应性较差，机械式仪器的适应性则较强，但适应性最强的要属光学仪器。所以在选择仪器时要根据实际的环境，再结合测量的需要进行选择。
　　2.5数据的采集与分析：试验成功关键就是现场的组织操作和数据采集工作，所以要求现场的技术人员和工作人员必须准备充分。加载前要对工作面、测点的布置、仪器的安装以及加载系统等进行全面的协调和准备。准备工作完成以后就可以开始加载试验，试验时交通必须封闭。试验过程中要求进行实时的监控，对现场采集的数据进行详细记录。如果出现异常应当及时进行处理。现场采集的数据是进行试验分析和桥梁使用性能评定的主要依据。而这些数据还要进行科学的处理才能得到真实的试验结果，并根据进一步的分析和计算得出桥梁的承载能力和使用性能。
　　3桥梁的动载试验
　　3.1试验的仪器选用：应该选择的主要动载试验检测仪器有传感器、放大器、磁带记录仪、光线示波器以及数据信号处理机等。在进行仪器选择时也要根据实际环境和试验需要，选择合适且尽量简化的仪器。而且仪器的选择要匹配。
　　3.2试验的方法：进行动载试验的方法主要有三种（一）脉动试验：当桥面上没有汽车通过和其他的周期性干扰力时，在有风、地面微振等环境下，桥梁所受到的激励应该是平稳的各态历经宽带随机激励。结构所响应的主谐量是在固有的频率附近进行振动，可以通过脉动测试确定结构的固定频率；（二）跳车试验：这种试验方法是汽车在跨过15厘米高的跳板后制动，然后测量此时桥梁结构在附加汽车的重量以后的衰减振动，以确定桥梁的抗冲击系数，从而分析桥梁结构的振动性能；（三）跑车试验：这项目试验主要是测试当汽车在桥上行驶时，桥梁结构的强迫性振动响应，以及车辆通过以后的振动衰减情况。
　　3.3动载试验数据的分析：（一）桥梁固有的频率：桥梁的竖向和横向各阶段的自振频率，可以通过测试仪器直接进行测试记录，并确定时域历程曲线、功率图谱上的峰值等。测试完成后将实际试测的结果与理论值进行比较，就可以评估出桥梁结构的刚度及性能，如果实测的数值大于理论的计算数值，就说明桥梁的风度较强，反之则说明刚度偏小，有可能存在较大裂缝或其他问题。在实际的试验中，通常要求实测的频率需大于理论分析得到的频率值，因为理论分析中忽略了桥梁的横隔梁和桥面铺装等，结构的刚度对桥梁刚度增大的贡献；（二）阻尼比：根据脉动试验的数据和各种识别的方法，就可以计算出桥梁结构振动各阶模态的阻尼。（三）冲击系数：目前来讲唯一可靠的方法就是，通过动载试验测试桥梁结构的冲击系数。可以根据跑车试验测出的数据来计算出桥梁的冲击系数。通过此冲击系数可以对桥梁结构的行车性能进行评定。实测的冲击系数如果与理论值差距较大，就说明桥梁行车性能较差。但是目前采用的冲击系数评定桥梁结构的方法，还有待改进和提高。（四）振型：振型的试验所采用的方法，就是将若干传感器安装在桥梁结构的代表部位，当激振装置激发结构共振时，便可以同时的记录下桥梁各部位的相位和振幅，然后通过各测点的比较就可以得到振型的曲线图。
　　结论：桥梁的动静载试验是桥梁性能评定的主要手段，在进行桥梁的动静载试验时必须结合实际的环境，合理、认真的进行。所得的数据要保证精确，对采集到的数据也要认真的分析和计算，以保证试验结果的科学性。

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