靜載試驗與動載試驗雖然在試驗目的、測試內(nèi)容等方面不同,是兩種性質(zhì)的試驗,但對于全面分析掌握橋梁結(jié)構(gòu)的工作性能是同等重要的。
1.靜荷載試驗
所謂橋梁靜載試驗,是將靜止的荷載作用在橋梁上的指定位置,然后對橋梁結(jié)構(gòu)的靜力位移、靜力應變、裂縫等參量進行測試,從而對橋梁結(jié)構(gòu)在荷載作用下的工作性能及使用能力作出評價。
靜載試驗是橋梁結(jié)構(gòu)試驗中最大量、最常見的基本試驗。因為橋梁結(jié)構(gòu)工作時所受的荷載主要是靜力荷載,其自重當然屬于靜力荷載,就是荷載位置隨時間而變的移動車輛荷載,在設計計算時一般也是作為靜載來考慮的。這樣做的原因,一方面是:因為區(qū)分靜力問題與動力問題的主要標志,并不是與結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)有關(guān)的各物理量是否隨時間變化,而是由結(jié)構(gòu)的運動加速度引起的慣性力是否已經(jīng)大到不可忽略的程度,通常由移動車輛荷載引起的結(jié)構(gòu)反應的動態(tài)增量部分只占全部反應的極小部分;另一方面,將移動車輛荷載作為動力問題來考慮,分析起來過于復雜,因此,常用將靜力荷載乘以沖擊系數(shù)的辦法來近似考慮移動車輛荷載的動力影響。
橋梁結(jié)構(gòu)靜載試驗,一般可以通過重力或其他類型的加載設備來實現(xiàn),并能滿足試驗要求。靜載試驗的加載過程,是從零開始逐步遞增,一直到預定的荷載為止。靜載試驗是了解結(jié)構(gòu)特性的重要手段,不僅用它來直接解決結(jié)構(gòu)的靜力問題,就是在進行結(jié)構(gòu)動力試驗時,一般也要先進行靜載試驗,以測定結(jié)構(gòu)有關(guān)的特性參數(shù)。
2.動荷載試驗
橋梁動載試驗是利用某種激振方法激起橋梁結(jié)構(gòu)的振動,然后測定其固有頻率、阻尼比、振型、動力沖擊系數(shù)、行車響應等參量,從而判斷橋梁結(jié)構(gòu)的整體剛度、行車性能。
橋梁結(jié)構(gòu)的動載試驗,目前主要包括兩方面的內(nèi)容:
一是測量移動車輛荷載作用下橋梁指定斷面上的動應變或指定點的動撓度;
二是測量橋梁結(jié)構(gòu)的自振特性和動力響應。
移動車輛荷載作用下的動應變或動撓度測定,一般用于實橋試驗,試驗時將單輛或多輛載重車輛按不同的車速通過橋梁,有時為了模擬路面的不良情況,還在橋面上設置人工障礙(比如有一定寬度和高度的木板),使行駛車輛產(chǎn)生跳動,以形成對橋梁的沖擊作用,此時測出指定斷面上的動應變或動撓度,將動態(tài)情況下的峰值與相應的靜態(tài)數(shù)值相比,可以求出車輛振動引起的動態(tài)增量。用測試的方法確定橋梁的動態(tài)增量,是研究車輛對橋梁動力作用的一種手段,由試驗求得的數(shù)據(jù)可以作為確定橋梁沖擊系數(shù)的依據(jù)。
橋梁自振特性的測量對象,可以是實際橋梁,也可以是橋梁模型。測量模型的自振特性時,一般要對模型進行專門的激勵(輸入),然后測量模型的響應(輸出),在巳知激勵和響應(或只有響應)的情況下可以求出模型(系統(tǒng))的自振特性。測量實橋的自振特性時,也可以同模型試驗一樣,對實橋進行激振,測得輸入和結(jié)構(gòu)的響應后可以求出自振特性。有時,也可以不用對實際結(jié)構(gòu)進行專門的激振,而是利用自然因素(如風、水流、地脈動等)作為實際橋梁的振源(只要能滿足一定的條件),測出實際橋梁在這些自然因素作用下的響應,求出實際橋梁的自振特性。
正確確定橋梁結(jié)構(gòu)的自振特性是進行橋梁動力響應的基礎(chǔ)。結(jié)構(gòu)自振特性中除阻尼比外,頻率與振型可以用計算的力法求得,但計算時所采用的計算圖式與實際結(jié)構(gòu)往往有區(qū)別,所以用試驗的方法確定橋梁結(jié)構(gòu)的自振特性就很有必要。
在諸如地震荷載和風荷載作用下,測量橋梁結(jié)構(gòu)的動力響應的目的是:研究橋梁結(jié)構(gòu)抗震和抗風性能,確保橋梁結(jié)構(gòu)抵抗突發(fā)性自然災害的能力。這類動力響應的測試分析一般都通過模擬震動臺試驗和風洞試驗進行。在有條件的地方,也可以在實橋上進行實時測試。
中交路橋工程檢測主要檢測業(yè)務:鋼結(jié)構(gòu)檢測、橋梁檢測、隧道檢測