隨著我國大型重載運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展,對現(xiàn)有橋梁和新建橋梁的運(yùn)輸承載力的要求越來越高,為了使橋梁更加穩(wěn)固,運(yùn)輸更加通暢,給今后橋梁的維修、養(yǎng)護(hù)、加固等提供相應(yīng)的依據(jù),應(yīng)該對橋梁進(jìn)行檢測和判定,靜載試驗和動載試驗作為重要的
檢測橋梁工程的方法,對橋梁工程的質(zhì)量有重要的影響,所以應(yīng)引起充分的重視。本文分析了靜載試驗和動載試驗的檢測方法,以供參考。
關(guān)鍵詞:
橋梁靜動載試驗檢測方法應(yīng)用技術(shù)
1.靜載試驗檢測方法
1.1基本規(guī)定
應(yīng)該在對橋梁進(jìn)行調(diào)查和檢算之后再制定其靜載試驗方案,通常包含試驗工況、測試截面、測試內(nèi)容、布設(shè)測點、試驗荷載、控制試驗過程、分析試驗數(shù)據(jù)等內(nèi)容,應(yīng)該注意靜載試驗需要在結(jié)構(gòu)的內(nèi)力、應(yīng)力、位移和裂縫等控制的截面進(jìn)行,靜載試驗的工況包含中載和偏載試驗工況。
1.2試驗工況及測試截面
應(yīng)該按照橋梁結(jié)構(gòu)代表性和最不受力的原則確定試驗檢測程序中試驗的工況和測試的截面;如果測試的最大正彎矩發(fā)生應(yīng)變,還應(yīng)該對截面的位移進(jìn)行相關(guān)的測試。異型橋梁和其他組合體系的橋梁的確定應(yīng)該按照其結(jié)構(gòu)力學(xué)特征和荷載情況具體確定。
1.3測量的內(nèi)容
(1)測量結(jié)構(gòu)控制截面的變?yōu)榛驌隙龋?)對結(jié)構(gòu)控制截面最大應(yīng)變的測量(3)對偏載作用下結(jié)構(gòu)的影響系數(shù)的測量(4)對試驗過程中可能出現(xiàn)的現(xiàn)象的測量。
1.4布置應(yīng)變和位移的測點
(1)布置單向應(yīng)變測點時應(yīng)該遵循山下兼顧、左右對稱、重點突出的原則,能對截面高度方向的應(yīng)變分布特征進(jìn)行很好的反映,不能少于2組,斜橋、彎橋、異型橋的應(yīng)變測點應(yīng)該按照結(jié)構(gòu)在荷載作用下的特征及內(nèi)力特征進(jìn)行確定。在應(yīng)變測試中應(yīng)設(shè)置一定的補(bǔ)償片,并把補(bǔ)償?shù)奈恢迷O(shè)置在材質(zhì)、環(huán)境和機(jī)構(gòu)相同的非受力部分(2)位移測點的測值是結(jié)構(gòu)最大變化規(guī)律的具體反映,主梁的豎向位移縱向測點應(yīng)該布置在工況撓度曲線在荷載作用下的峰值位置,豎向位移橫向測點應(yīng)該能表現(xiàn)出橋梁橫向分布的特征,整體式的截面不少于3個。
1.5測試的設(shè)備以及技術(shù)要求
1.5.1測試的環(huán)境和準(zhǔn)備
(1)應(yīng)該在交通封閉的狀態(tài)下進(jìn)行試驗,避免在強(qiáng)風(fēng)和氣溫低于5℃或高于35℃、大、中雨和大霧天氣、振動和沖擊以及強(qiáng)磁場等外部環(huán)境下進(jìn)行測試,實驗人員應(yīng)該做好準(zhǔn)備資料、現(xiàn)場調(diào)查、選擇測試孔、編制方案等準(zhǔn)備工作(2)預(yù)加載,靜載試驗可以采用車輛加載或加載物加載,通常選用分級加載的單梁試驗車或第一級荷載為預(yù)加載,使結(jié)構(gòu)非彈性變形逐漸消除,使結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)正常,還可以對人員完善的組織和儀器正常的工作進(jìn)行檢測(3)正式分級加載的級數(shù)應(yīng)該按照試驗荷載的分級增量和荷載總量具體確定,分為3—5級,對其進(jìn)行統(tǒng)一指揮和讀數(shù),并對所讀的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的報告。
1.5.2測試中注意的問題
(1)在試驗加載的過程中,應(yīng)該對結(jié)構(gòu)的晃動、扭曲、異常響動等現(xiàn)象及時采取措施進(jìn)行處理(2)加載的時間間隔應(yīng)該滿足結(jié)構(gòu)穩(wěn)定反應(yīng)的需求,對第一級荷載結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效測試,確定其反應(yīng)穩(wěn)定之后才能進(jìn)行下一級的荷載試驗,如果對主要的控制截面的最大應(yīng)力進(jìn)行加載試驗時,應(yīng)該保證分級加載穩(wěn)定的時間大于5min,對于還沒有投入使用的新橋,分級加載首個工況穩(wěn)定的時間應(yīng)該大于15min(3)布置和選擇應(yīng)變片。一般情況下應(yīng)該按照現(xiàn)場的溫度和濕度等合理的選擇貼片和防潮的工藝,一般選擇和觀測應(yīng)變部位同等材料為補(bǔ)償片,對結(jié)構(gòu)的應(yīng)變運(yùn)用千分表進(jìn)行觀測時,應(yīng)該使結(jié)構(gòu)的表面和千分表的軸線緊靠,使測試的誤差相對減少。
1.6分析和總結(jié)
(1)強(qiáng)度校驗系數(shù)kg=6e/6t,其中6e是試驗中測量的應(yīng)力差值,6t是理論應(yīng)力差值。如果計算得出的強(qiáng)度校驗系數(shù)kg小于1,可以得出橋梁的結(jié)構(gòu)符合強(qiáng)度的相關(guān)需求,有足夠的安全儲備。反之,則不滿足強(qiáng)度的相關(guān)需求(2)剛度校驗系數(shù)kg=δe/δt,δe是撓度的實測值,δt是撓度的理論值,如果剛度的校驗系數(shù)kg小于1,可以得出橋梁的結(jié)構(gòu)符合剛度的相關(guān)需求,有足夠的安全儲備。反之,則不滿足剛度的相關(guān)需求(3)分析結(jié)構(gòu)的抗裂性,在汽車荷載組合最不利的情況下,觀察橋梁在加載過程中是否會產(chǎn)生拉裂縫。
2.動載試驗檢測方法
2.1測試的儀器
測試動載試驗的儀器主要有放大器、靈敏度高的傳感器、磁帶記錄儀、光線示波器、數(shù)字信號處理機(jī)、譜分析軟件等,應(yīng)該按照傳感器的特性和儀器的性能選擇合適的測試系統(tǒng)。
2.2試驗的方法
(1)脈動試驗
該試驗指的是在橋面沒有交通荷載、橋附近沒有規(guī)則的振源的基礎(chǔ)上,通過對因水流、地脈動、風(fēng)荷載等隨機(jī)激勵導(dǎo)致的微幅振動的測定對結(jié)構(gòu)自振的特性參數(shù)進(jìn)行識別的方法,使用該方法需要對長樣本信號進(jìn)行采集以平均能量,由于橋梁的激勵是各態(tài)寬帶的隨機(jī)激勵,結(jié)構(gòu)響應(yīng)的主諧量,是固有的頻率附近的振動,所以利用脈動測試能使結(jié)構(gòu)的固有頻率得到確定(2)跳車試驗,跳車試驗是對汽車跨過15cm高跳板之后進(jìn)行制動的測試,對橋跨結(jié)構(gòu)在汽車質(zhì)量附加的狀態(tài)下振動衰減的測量,以橋梁的沖擊系數(shù)對橋梁結(jié)構(gòu)的振動性質(zhì)進(jìn)行分析(3)跑車試驗,該試驗主要是對橋梁結(jié)構(gòu)在汽車通過橋上時強(qiáng)迫振動響應(yīng),以及通過后振動衰減的情況進(jìn)行的測試。
2.3分析數(shù)據(jù)
(1)自振的頻率
采集數(shù)據(jù)和分析頻譜時,應(yīng)該合理的設(shè)置采樣和分析的參數(shù),保障頻率分辨率小于實測自振頻率的1%。橋梁橫向和豎向各階段的自振頻率可以直接利用測試系統(tǒng)對功率圖譜上的峰值、時域歷程曲線等進(jìn)行記錄。然后把其理論值和實測值進(jìn)行比較,可以對橋梁結(jié)構(gòu)的剛度特性進(jìn)行評估。如果實測的值比理論計算值大,說明橋梁結(jié)構(gòu)具有較大的實際剛度,反之說明其剛度較小,極有可能存在不正常的情況。但是一般情況下,要求試驗實測的橋梁頻率要比理論建模分析得出的頻率高,因為實際建模中忽視了橋面鋪裝和橫隔梁等的剛度貢獻(xiàn),兩者實際上都使橋梁的剛度增加。
(2)沖擊系數(shù)
沖擊系數(shù)適合采用同截面不同測點的均值,利用動載試驗對橋梁結(jié)構(gòu)的沖擊系數(shù)進(jìn)行測試是當(dāng)前獲得沖擊效應(yīng)比較可靠的方法。通過跑車試驗可以測得中跨跨中豎向振幅和其中最不利的加載截面的靜撓度,可以得出橋梁的沖擊系數(shù)。利用跑車試驗測出的動力沖擊系數(shù),可以用來對橋梁結(jié)構(gòu)的行車性能進(jìn)行評定,實際測量中的橋梁沖擊系數(shù)太大或太小,說明橋梁結(jié)構(gòu)具有較差的行車性能。
(3)振型的測定
測定振型的時候一般采用共振法,選擇環(huán)境激振等方法對振型參數(shù)實施模態(tài)參數(shù)的識別,即在結(jié)構(gòu)的相關(guān)部位安裝若干傳感器,當(dāng)激振裝置把結(jié)構(gòu)的共振激發(fā),并對各結(jié)構(gòu)部位的相位和振幅進(jìn)行記錄,通過對各測點的相位和振幅進(jìn)行比較便能繪出振型的曲線。
3.結(jié)語
橋梁靜動荷載試驗在橋梁的實際檢測評估中被廣泛的運(yùn)用,為評定現(xiàn)有橋梁和新建橋梁的承載能力提供了直接有效的辦法,使其得到的結(jié)果正確可靠,所以可以用該結(jié)果對橋梁的安全狀況進(jìn)行判斷,給橋梁的評價提供相關(guān)的依據(jù)。