道路与桥梁工程试验检测技术第二篇第3章桥梁荷载试验ppt课件

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1、 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术第第3 3章章 桥梁荷载实验桥梁荷载实验 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术3.1荷载实验的目的及主要内容3.1.1荷载实验的目的进展桥梁荷载实验的目的是检验桥梁整体受力性能和承载力能否到达设计文件和规范的要求，对于新桥型及桥梁中运用新资料、新工艺的，应验证桥梁的计算方式，为完善构造分析实际积累资料。3.1.2荷载实验的主要内容荷载实验的主要内容为：荷载实验的目的；实验的预备任务；加载方案设计；测点设置与测试；加载控制与平安措施； 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术实验结果分析与承载力评

2、定；实验报告编写。3.1.3荷载实验的预备任务荷载实验正式进展前应做好以下预备任务：1实验孔或墩的选择。选择时应综合思索以下要素：该孔或墩计算受力最不利；该孔或墩施工质量较差、缺陷较多或病害较严重；该孔或墩便于塔设脚手架，便于设置测点或便于实施加载。2搭设脚手架和测试支架。3静载实验加载位置的放样和加载位置的安排。4实验人员组织及分工。5其他预备任务。 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术3.2加载方案和测点布置3.2.1加载方案与实施1实验荷载工况确实定1简支梁桥：2延续梁桥：3悬臂梁桥T型刚构桥：4无铰拱桥：2实验荷载等级确实定1控制荷载确实定控制桥梁设计的荷载有以下

3、几种：汽车和人群规范设计荷载；挂车或履带车规范设计荷载； 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术需通行的特殊重型车辆。2静载实验效率静载实验效率为 式中：Ss静载实验荷载作用下控制截面内力计算值； S控制荷载作用下控制截面最不利内力计算值； 按规范采用的冲击系数，平板挂车、重型车辆，取=0。q该值可采用0.81.05。3动载实验效率动载实验效率为 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术式中：Sd动载实验荷载作用下控制截面最大计算内力值； S规范汽车荷载作用下控制截面最大计算内力值 d值普通采用1。3静载加载分级与控制为了加载平安和了解构造应变和变位随实验

4、荷载添加的变化关系，对桥梁荷载实验的各荷载工况的加载应分级进展。1分级控制的原那么当加载分级较为方便时，可按最大控制截面内力荷载工况均分为45级。当运用载重车加载，车辆称重有困难时也可分成3级加载。当桥梁的调查和验算任务不充分，或桥况较差，应尽量增多加载分级。在安排加载分级时，应留意加载过程中其他截面内力亦应逐渐添加，且最大内力不应超越控制荷载作用下的最不利内力。 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术2车辆荷载加载分级的方法逐渐添加加载车数量；先上轻车后上重车；加载车位于内力影响线的不同部位；加载车分次装载重物；3加卸载的时间选择。4加载分级的计算。4加载设备的选择静载实

5、验加载设备可根据加载要求及详细条件选用，普通有以下两种加载方式：1可行式车辆。2重物直接加载。 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术5加载重物的称量可根据不同的加载方法和详细条件选用以下方法，对所加载进展称量。1称重法。2体积法。3综合计算法。3.2.2测点设置1测点布设1主要测点的布设。几种常用桥梁体系的主要测点布设如下：简支梁桥：跨中挠度，支点沉降，跨中截面应变；延续梁桥：跨中挠度，支点沉降，跨中和支点截面应变；悬臂梁桥：悬臂端部挠度，支点沉降，支点截面应变；拱桥：跨中，l4处挠度，拱顶l4和拱脚截面应变。 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术2

6、其他测点的布设。根据桥梁调查和检算任务的深度，综合思索构造特点和桥梁目前情况等可适当加设以下测点：挠度沿桥长或沿控制截面桥宽方向分布；应变沿控制截面桥宽方向分布；应变沿截面高分布；组合构件的结合面上、下缘应变；墩台的沉降、程度位移与转角，连拱桥多个墩台的程度位移；剪切应变；其他构造薄弱部位的应变；裂痕的监测点。3温度测点的布设。 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术3.3静载实验仪器设备常用的仪器有百分表、千分表、位移计、应变仪、应变计应变片、精细水准仪、经纬仪、倾角仪、刻度放大镜等。3.3.1机械式位移计机械式位移计包括百分表、千分表及张线式位移计和挠度计等，其构造和任

7、务原理根本一样，主要区别在于精度和量程不同。1百分表的根本构造图2.3.1是百分表的构造图。千分表和百分表类似，只不过添加了一对放大齿轮。2运用方法运用时，百分表装在表座上目前大都采用磁性表座，表架安装在暂时专门搭设的支架上，支架应具有一定的刚度，并与被测构造物分开。 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术3运用时应留意的事项1)运用时，只能拿取外壳，不得恣意推进测杆，防止磨损机件，影响放大倍数。留意维护触头，触头上不得有伤痕。2安装时，要使测杆与欲测的位移的方向一致，或者与被测物体外表坚持垂直。3)百分表架要安设

8、稳妥，表架上各个螺丝要拧紧，但当颈箍夹住百分表的轴颈时，不可夹得过紧，否那么会影响测杆挪动。4百分表安装好，可用铅笔头在表盘上悄然敲击，看指针摆动情况。假设指针不动或绕某一固定值在小范围内左右摆动，阐明安装正常。5百分表运用日久或经过拆洗修缮后，必需进展标定，标定可在专门的百分表、千分表校正仪上进展。千分表与百分表的运用方法完全一样。4用位移计测挠度与变位 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术运用位移计量挠度与变位时，应留意以下问题：1作为固定位移计的不动点支架必需有足够的刚性。2位移计测杆与所量测的位移方向完全

9、一致。3位移计运用前后要仔细检查测杆上下活动能否灵敏。5用位移计测应变应变，就是构造上某区段纤维长度的相对变化=L/L。应变仪就是用来测定这个长度变化的仪器。图2.3.3所示为位移计应变量测安装。固定位移计和顶杆的夹具，可用钢、铜或铝合金等制成，按照选定的标距以粘贴或预埋的方式固定在构造需量测应变的部位上。 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术3.3.2手持式应变仪当需求在现场较长期延续地观测构造的应变时，普通的应变仪不适用，手持式应变仪那么比较适用。此仪器的外形见图2.3.4，构造原理见图2.3.5。 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术图2.3.

10、4 手持式应变仪外形 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术关于测孔的制造方法建议如下：1钢构造要顺杆件上直接钻孔。2圬工或木质构件那么可粘贴特制的钢脚标用环氧树脂粘接剂粘贴，脚标尺寸如图2.3.6所示。无论钢材上所钻的孔眼还是特制脚标上的孔眼均应按图2.3.7制造。运用此种仪器，尚有一温度影响问题，即在长期量测过程中，初读数和加载数能够不在同一温度条件下读取，因此在量测读数中不仅包含了受载应变。而且还包含了温度应变t，为了从读数中扣除温度部分的影响，就要在量测过程中进展“温度补偿。为了到达补偿目的，根据量测的实际，建议采取“横向温度补偿法。在布置测应变的测点的同时，在垂直

11、方向布置测点，如图2.3.8所示。 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术图2.3.6 脚标尺寸单位：mm 图2.3.7 孔眼尺寸单位：mm 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术图2.3.8 横向温度补偿测点 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术测点a-a，b-b，c-c等分别为杆件应变测点，d-d为温度补偿测点，它垂直于应变测点，且在杆件中部。当对测点a-a，b-b，c-c进展读数时，也对测点d-d进展读数。那么 式中：资料泊桑比； t温度应变； 联解上述四式得 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术3.3.

12、3水准管式倾角仪图2.3.9所示为水准管式倾角仪的构造，其原理是利用高灵敏度的水准管来测定构造节点、截面或支座处转角。图2.3.9 水准管式倾角仪 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术3.3.43.3.4电电阻阻应变仪应变仪用用电电阻式阻式应变仪测试桥应变仪测试桥梁构造梁构造应变时应变时需用需用应变仪应变仪和和电电阻阻应变应变片片 应变计应变计 配配合运用。合运用。 1 1 电电阻阻应变应变片片电电阻阻应变应变片又称片又称电电阻阻应变计应变计，简简称称应变应变片或片或电电阻片，有如下的一些阻片，有如下的一些优优点。点。灵敏度高。灵敏度高。电电阻片尺寸小且粘阻片尺寸小且粘贴

13、结实贴结实。电电阻片阻片质质量小。量小。可以在高温可以在高温 800100 800100 、低温、低温 -100-70 -100-70 、高、高压压 上万个大气上万个大气压压 、高速旋高速旋转转 几千几千转转/mm/mm几万几万转转/mm/mm 、核幅射等特殊条件下、核幅射等特殊条件下胜胜利的运用。利的运用。敏感敏感丝栅丝栅是是应变应变片的主要元件，普通由康片的主要元件，普通由康酮酮、镍铬镍铬合金制成。合金制成。 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术基底和覆盖层起定位和维护应变片几何外形的作用，也起到与被测试试件

14、之间电绝缘作用。引出线是用以衔接导线的过渡部分，普通用直径约为0.150.30 mm的金属丝。粘结剂把丝栅基底和覆盖层结实地粘结成一个整体。2)电阻应变片的分类。根据不同的方法，有如下的分类：金属丝式应变片。箔式应变片。图2.3.11 金属丝式应变片 图2.3.12 金属箔式应变片 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术应变花。半导体应变片。图2.3.13 应变花 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术3金属应变片的任务原理。金属应变片的任务原理在于导体的“电阻应变效应。图2.3.15 金属导体的电阻应变效应 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工

15、程试验检测技术假设一根细长的金属导体长度为L，截面积为A，电阻率为，那么它的电阻值R可以用下式示： 当电阻丝遭到拉伸或紧缩后，L，A都产生了变化。为了求得三个参数变化对电阻的影响，可对式2.3.5进展全微分，经整理后并用相对变化率表示时，那么有：普通电阻丝的横截面呈圆形，式中 ，D为电阻丝的直径，显然 由资料力学中知道，轴向应变与横向应变的关系为： 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术式中：泊松比。所以有将式2.3.7代入式2.3.6，整理得：令有 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术式中K0为常数，其物理意义是每单位应变所呵斥的相对电阻变化率。常用

16、的公式可改写为： 式中K称为应变片灵敏系数。4电阻应变片的选用。选用应变片时，应根据应变片的初始参数及试件的受力形状、应变梯度、应变性质、任务条件、测试精度要求等综合思索。5电阻应变片的粘贴技术粘结剂。常规桥梁实验粘贴应变片的应变胶普通为快干胶和热固性树脂胶等。应变片的粘贴技术。粘贴时应掌握以下技术环节:a.选片。b.定位。 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术c.贴片。d.枯燥固化。e.应变片的防护。 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术图 2.3.16 应变片防护构造 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术2应变仪1丈量电阻丈

17、量电路是应变仪的重要组成部分，其作用是将应变片的电阻变化转换为电压或电流的变化。桥式电路也称应变电桥，其丈量电路能准确地丈量极其微小的电阻变化。例如我们假设用阻值R=120 、灵敏系数K=2的应变片丈量某一网构造，假设钢材的弹模E=2105 MPa，当某点应力为100 MPa时，根据电阻应变片的阻值与应变的关系即 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术图 2.3.17 电桥 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术为了分析电桥中电阻的变化与输出端E的变化规律，假设电桥的四根桥臂上的电阻R1，R2，R3和R4为四个电阻片，把电桥分为DAC和DBC两部分。从D

18、AC这半个电桥来看，由D经过A到C的电压即DC间的电压降为u，R2上的电压降为uAC，那么同样DBC这半个桥电压降也是u由于R1，R2和R3，R4为并联在电压u上，R3上的电压降为uBC，那么整个电桥的输出电就是uAC和uBC之间的差 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术为了使丈量前的输出为零即坚持电桥平衡应满足 根据分析，在符合该关系条件下，输出电压的增量与电阻片阻值变化可由下式计算： 根据电桥平衡的条件，上式可写为 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术根据电桥的丈量电路，对应变电桥的丈量方法有以下几种：单点丈量。单点丈量时，组成丈量电桥的四个电阻

19、中，R1为电阻片电阻，其他三个为精细电阻无电阻变化，那么 半桥丈量。其方法是将半桥接电阻片，另半桥为精细电阻R3=R4=0那么全桥丈量。其方法是组成丈量电桥的四个电阻全由电阻片组成，即 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术2电阻应变仪电阻应变仪按运用内容不同，分静态应变仪、动态应变仪和静动态应变仪。国产YJS14型静态数字应变仪。YJS14型静态数字应变仪是一种静态应变自动丈量安装，能自动平衡或不需平衡、自动换点、自动丈量、数字显示和自动打印，并可与计算机联机进展数据处置。主要由五个部分组成：a.转换器。b.电阻应变仪。c.运算器。d.控制器。e.输出安装。YJS14型数

20、字应变丈量安装的任务过程就是把应变测点组成惠斯登桥路。 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术图 2.3.18 YJS14型静态数字应变仪原理框图 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术日本产7V08型数据采集仪。该仪器是单板机组成的一个计算机控制系统，可由键盘或面板触摸功能键直接输出数据或程序，主要经过接口来输出模拟信号电压、电流、应变、温度等，并经过A/D转换来完成存储、记录、转换、运算和输出。3电阻应变丈量的温度补偿用应变片丈量应变时，它除了能感受试件受力后的变形外，同样也能感受环境温度变化，并引起电阻应变仪指示部分的示值变动，这称为温度效应。温度

21、变化从两方面使应变片的电阻值发生变化。第一是电阻丝温度改动t，其电阻将会随之而改动R。式中:1电阻丝的电阻温度系数(1/)； R应变片的原始电阻值。 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术第二是由于资料与应变片电阻丝的线膨胀系数不相等。但两者又粘合一同。这样温度改动t时，应变片中产生了温度应变，引起一附加的电阻的变化Ra。 式中：Kt贴好的应变丝对温度应力的灵敏系数，Kt=K0； j试件资料的线膨胀系数1/； 电阻丝的线膨胀系数1/。因此，总的温度效应是两者之和： 令 =Kt(j-)+1那么 式中:贴好的应变片总的电阻温度系数。 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工

22、程试验检测技术温度效应的应变值为：如图2.3.17所示，在电桥的BC臂上接一个与丈量片R1同样阻值的温度补偿变片R2简称补偿片。丈量应变片R1简称任务片贴在受力构件上，它既受应变作用又受温度作用，故R1是由两部分组成。即： 在实践任务中，为保证补偿效果，对补偿片的设置应思索如下要素：补偿片与任务片应该是同批产品，有一样电阻值、灵敏系数和几何尺寸。补助偿片的试块资料应与试件的资料一致，并应做到热容量根本相等。补偿片的贴片、枯燥、防潮等处置工艺必需与任务片完全一致。衔接补偿片的导线应与衔接任务片的导线同一规格、同一长度，并且相互平列接近布置或捆扎成束。 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工

23、程试验检测技术补偿片与任务片的位置应尽量接近，使两者处于同样温度场条件下，以防不均匀热源的影响。补偿片的数量多少，根据实验资料特性、测点位置、实验条件等决议。3.3.5电阻应变原理的推行传感器1应变式测力传感器图 2.3.19 应变式测力传感器构造及全桥式接线方法 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术2电子式位移传感器1)电阻式位移计。 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术YHD型位移计的任务原理也是利用应变电桥进展丈量的。在仪器内部设置四个无感电阻R1，R2，R3和R4，在R1和R2之间用一根电阻丝串联起来组成应变电桥。如触点向右挪动时，AB桥臂的

24、电阻增为R1+R；BC桥臂的电阻那么减为R2-R，那么输出 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术2应变式位移传感器。 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术3.4静载实验3.4.1实验观测与记录(1)温度稳定观测仪表安装终了后，普通在加载实验之前应对各测点进展一段时间的温度稳定观测，中间可每隔10 min读数一次。2仪表的测读与记录人工读表时，仪表的测读应准确、迅速、并记录在专门的表格上表2.3.2，表2.3.3，以便于资料的整理和计算。3裂痕观测加载实验中裂痕观测的重点是构造接受拉力较大部位及旧桥原有裂痕较长、较宽的部位。在这些部位应丈量裂痕长度、宽

25、度，并在混凝土外表沿裂痕走向进展描画。 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术3.4.2加载实施与控制1加载程序加载应在指挥人员指挥下严厉按方案程序进展。采用重物加载时按荷载分级逐级施加，每级荷载堆放位置准确、整齐稳定。荷载施加终了后，逐级卸载。2加载稳定时间控制为控制加卸载稳定时间，应选择一个控制观测点如简支梁的跨中挠度或应变测点，在每级加载或卸载后立刻测读一次，计算其与加载前或卸载前测读值之差值Sg，然后每隔2 min测读一次，计算2 min前后读数的

26、差值S，并按下式计算相对读数差值m： 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术3加载过程的察看加载实验过程应对构造控制点位移或应变、构造整体行为和薄弱部位破损实行监控，并将结果随时汇报给指挥人员作为控制加载的根据。(4)终止加载控制条件发生以下情况应中途终止加载：控制测点应力值已到达或超越用弹性实际按规范平安条件反算的控制应力值时；控制测点变位或挠度超越规范允许值时；由于加载，使构造裂痕的长度、缝宽急剧添加，新裂痕大量出现，缝宽超越允许值的裂痕大量增多，对构造运用寿命呵斥较大的影响时；拱桥加载时沿跨长方向的实测挠度曲线分布规律与计算相差过大或实测挠度超越计算值过多时；发生其他

27、损坏，影响桥梁承载才干或正常运用时。 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术3.5实验数据分析及桥梁承载才干评定经过静载实验得到的原始数据、文字和图像描画资料是荷载实验最重要的资料。进展承载力评定之前必需对它进展处置分析，得出直接进展承载才干评定的目的，以满足承载力评定的需求。3.5.1实验数据分析1实验资料的修正1测值修正。2)温度影响修正。温度对测试的影响比较复杂。普通可采用综合分析的方法来进展温度影响修正，即利用加载实验前进展的温度稳定观测数据，建立温度变化测点处外表温度或空气温度和测点测值应变和挠度变化的线性关系，然后按下式进展温度修正计算： 出版社道路与桥梁工程试

28、验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术 式中：S温度修正后的测点加载测值变化； S温度修正前的测点加载测值变化； t相应于S观测时间段内的温度变化； Kt空载时温度上升1 ，测点测值变化量。 式中：S空载时某一时间区段内测点测值变化量； t1相应于S同一时间区段内温度变化量。3支点沉降影响的修正。当支点沉降量较大时，应修正其对挠度值的影响，修正量C可按下式计算： 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术 式中：C测点的支点沉降影响修正量； lA支点到B支点的间隔； x挠度测点到A支点的间隔； aA支点沉降量； bB支点沉降量。2各测点变化挠度、位移、沉降与应变的计算根据量测数据

29、作以下计算：总变位或总应变 St=S1-Si弹性变位或弹性应变 Se=S1-Su剩余变位或剩余应变 Sp=St-Se=Su-Si式中：Si加载前测值； 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术 S1加载到达稳定时测值； Su卸载后到达稳定时测值。相对剩余变位或应变按下式计算： 式中：Sp相对剩余变位或应变，Sp，St意义同前。3应力计算根据丈量到的测点应变，当构造处于线弹性任务形状时可以利用应力应变关系计算测点的应力。单向应力形状： 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术2平面应力形状：当主应力方向知时：式中：E构件资料弹性模量； 构件资料泊松比； 1，2

30、方向相互垂直的主应变； 1，2方向相互垂直的主应力。主应力方向未知时需用应变花丈量其应变计算主应力。应变花的常见方式为直角形或等边形，如图2.3.23(a)、b、c所示，由三个应变片组成；也可以添加校核片布置为扇形和伞形，如图2.3.23(d)、(e)所示。采用图2.3.23中的五种应变花时测点主应力可以表示为 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术其中参数A,B,C由应变花的方式而定,上面五种方式应变花的参数见表2.3.4。 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术图 2.3.23 常用应变花的

31、方式 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术(4)实验结果与实际分析的比较为了评定构造整体受力性能,需对桥梁荷载实验结果与实际分析值比较,以检验新建桥能否到达设计要求的荷载规范，或判别旧桥的承载才干。为了量化，以及描画实验值与实际分析值比较的结果，此处引入构造校验系数： 式中：Se实验荷载作用下量测的弹性变位或应变值； Ss实验荷载作用下的实际计算变位或应变值。3.5.2荷载实验成果分析与承载才干评定普通进展以下分析评定任务：1构造任务情况1校验系数。校验系数是评定构造任务情况、确定桥梁承载才干的一个重要目的。不同构造方式的桥梁，其值常不一样，值常见的范围可 出版社道路与桥

32、梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术参考表2.3.5，普通要求值不大于1。 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术2实测值与实际值的关系曲线。3相对剩余变位或应变。4)动载性能。2构造的强度及稳定性当荷载实验工程比较全面时，可采用荷载实验主要挠度测点的校验系数来评定构造的强度和稳定性。砖石和混凝土桥 钢筋混凝土及预应力混凝土桥 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术根据值由表2.3.6查取Z2的限值范围，再根据以下条件确定Z2值。符合以下条件时，Z2值可取高限；否那么应酌减，直至取低限。1加载内力与总内力加载内力+恒载内力的比值较大，荷载实验效果

33、较好。2实测值与实际值线性关系较好，相对剩余变位或应变较小。表2.3.6经过荷载实验的桥梁检算系数Z2值表3桥梁构造各部分无损伤，风化、锈蚀裂痕等较细微。值应取控制截面内力最不利荷载工况时最大挠度测点进展计算。3地基与根底当实验荷载作用下墩台沉降、程度位移及倾角较小，符合上部构造检算要求，卸载后变位根本回复时，以为地基与根底在检算荷载作用下能正常任务。 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术4构造的刚度要求实验荷载作用下，主要测点挠度校验系数应不大于1。各点的挠度不超越“桥规JTJ02285第4.2.13条和JTG D622004第6.5.3条规定的允许值。即5裂痕对于新建

34、桥实验荷载作用下预应力构造不应出现裂痕，钢筋混凝土构造裂痕不超“桥规允许值： 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术对于旧桥实验荷载作用下大部分裂痕宽度应小于表2.3.7规定的允许值，荷载实验后一切裂痕应不大于表2.3.7规定的允许值。3.5.3静载实验报告编写在全部实验资料整理与分析的根底上，提出桥梁构造静载实验报告，其内容应该包括以下各项：实验概略。实验的目的。实验方案设计。实验日期及实验的过程。各项实验到达的精度。实验成果与分析。实验记录摘录。 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术技术结

35、论。阅历教训。有关图表、照片。3.6桥梁动载测试范围构造振动问题涉及振源输入、构造系统和呼应输出，它们的关系为：桥梁的动载实验可以划分为三类根本问题：测定桥梁荷载的动力特性数值、方向、频率等。测定桥梁构造的动力特性自振频率、阻尼、振型等。测定桥梁在动荷载作用下的呼应动位移、动应力等。 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术3.7动载实验的常用仪器设备构造振动的测试仪器包括：测振传感器、信号放大器、光线示波器、磁带记录仪和数字信号处置机。3.7.1测振传感器拾振器1根本原理振动参数有位移、速度和加速度。经过丈量惯性质量相对于传感器外壳的运动，就可以得到振动体的振动参量图2.3

36、.24。设被测振动体的振动规律如下： 式中：x振动体相对固定参考坐标的位移； X0振动体振动的振幅； 振动体振动的圆频率。 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术传感器外壳随振动体一同运动。以y表示质量块m相对于传感器外壳的位移，由图2.3.24可知，质量块m的总位移为x+y，它的运动方程为或 上式为一单自在度有阻尼的强迫振动的方程，它的通解为其中， 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术上式中第一项为自在振动解，由于阻尼作用而很快衰减；第二项为强迫振动解，其中式中：阻尼比，= n传感器质量弹簧

37、系统的固有频率， 由式2.3.41可知，传感器动力系统的稳态振动如下： 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术2传感器的频率特性将式2.3.44与式2.3.38相比较，可以看出传感器中的质量块相对外壳的运动规律与振动体的运动规律一致，但两者相差一个相位角。质量块的振幅Y0与振动体的振幅X0之比为式2.3.45和式2.3.43分别为测振传感器的幅频特性和相频特性，相应的曲线称为幅频特性曲线和相频特性曲线如图2.3.25、图2.3.26所示。 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术图 2.3.25 幅频特性曲线 图 2.3.26 相频特性曲线 出版社道路与桥

38、梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术以上讨论是关于丈量位移的传感器，假设使传感器的固有频率远远大于所测振动的频率，可以得到关于惯性式加速度传感器的频率特性。当n时，由式2.3.42、式2.3.43可得：所测振动的加速度为：令am=X02，由式2.3.46可知： 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术上式表示传感器的位移幅值与被测振动的加速度值成正比，这就是惯性式加速度传感器的任务原理。以n为横坐标，以Y02nam为纵坐标，可得加速度传感器的幅频特性曲线如图2.3.27所示。图 2.3.27 加速度传感器的幅频特性曲线 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试

39、验检测技术3磁电式速度传感器磁电式速度传感器是根据电磁感应的原理制成的，其特点是灵敏度高，性能稳定，输出阻抗低，频率呼应有一定宽度。图2.3.28为一磁电式速度传感器，其中磁钢和壳体相固连，并经过壳体安装在振动体上，与振动体一同振动。根据电磁感应定律，感应电动势E的大小为 式中：B线圈所在磁钢间隙的磁感应强度； l每匝线圈的平均长度； n线圈匝数； v线圈相对于磁钢的运动速度，即系统质量相对于传感器壳体 的运动速度。 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术图2.3.29为一摆式测振传感器。它的质量弹簧系统设计成转动的方式，因此可以获得更低的仪器固有频率。摆式传感器可以测垂直

40、方向和程度方向的振动；它也是磁电式传感器，输出电压与相对运动速度成正比。磁电式测振传感器的主要技术目的如下：传感器质量弹簧系统的固有频率。灵敏度。频率呼应。当阻尼。(4)压电式加速度传感器压电式加速度传感器就是利用晶体的压电效应而制成的，其特点是稳定性高、机械强度高，并能在很宽的温度范围内运用，但灵敏度较低。 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术压电式加速度传感器的主要技术目的如下：灵敏度。安装谐振频率f安。频率呼应。横向灵敏度比。幅值范围。5拾振器的选

41、用灵敏度。线性度。稳定性。精度。任务方式。 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术此外，结合桥梁构造的特殊性，提出以下要求：摆式拾振器性能稳定、灵敏度高、运用方便可靠，它的缺乏是下限可测频率有限制幅频率特性下落，所以不适宜测大跨径柔性桥跨构造的振动。加速度计是振动测试中用得最多的拾振器，从原理上讲利用它频带宽体积小的优势可满足各种振动测试对象的要求。3.7.2测振放大器测振放大器的种类很多，它们之间的输入和输出特性、频响特性等往往都是根据所配拾振器而定。3.7.3滤波器滤波器是一种选择安装，可以使信号中有用成分经过，滤去不需求的成分，根据它的选频特点，滤波器有低通通带0fc

42、、高通通带fc、带通通带fc1fc2、带阻通带0fc1，fc2四种。 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术滤波器根据处置信号的不同，分成模拟和数字式两类。3.7.4显示记录仪器1光线示波器光线示波器是利用细光束包括紫外线光束在感光胶卷、相纸上记录、显示被测信号的。2磁带记录仪磁带记录仪是一种常用的较理想的记录器，可以用于振动丈量和静力实验的数据记录，它将电信号转换成磁信号并记录在磁带上，得到的是实验变量与时间的变化关系。磁带记录仪由磁带、磁头、磁带传动机构、放大器和调制器等组成。 出版社道路与桥梁工程试验检测技术

43、道路与桥梁工程试验检测技术 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术 (3)信号处置机动态信号数据处置，普通在公用信号处置机或利用数据处置软件在通用计算机上进展。图 2.3.32 直接记录式磁带记录仪原理图 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术图 2.3.33 数字信号处置机的组成 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术3.7.53.7.5测试系统的选配测试系统的选配根据常用的一些测振仪器的性能，普通可构成电磁式测试系统、压电式根据常用的一些测振仪器的性能，普通可构成电磁式测试系统、压电式测试系统和电阻应变式测试系统等三种测试系统。测

44、试系统和电阻应变式测试系统等三种测试系统。电磁式测试系统在桥梁的动力测试中运用较为普遍，这类系统经过仪器电磁式测试系统在桥梁的动力测试中运用较为普遍，这类系统经过仪器的组合变换可测位移、速度和加速度。的组合变换可测位移、速度和加速度。压电式测试系统普通用于丈量加速度。电荷放大器不受输出电缆分布电压电式测试系统普通用于丈量加速度。电荷放大器不受输出电缆分布电容的影响，低频特性也很少受输入电阻的影响，运用频率可到达零，它容的影响，低频特性也很少受输入电阻的影响，运用频率可到达零，它适用低频或超低频长间隔的动力测试。适用低频或超低频长间隔的动力测试。电阻应变式测试系统中传感器的种类较多，记录安装为常

45、用的光线振子电阻应变式测试系统中传感器的种类较多，记录安装为常用的光线振子示波器或磁带机等。电阻应变式测试系统中各部分仪器具有通用性强、示波器或磁带机等。电阻应变式测试系统中各部分仪器具有通用性强、运用方便等特点，在桥梁动载实验中的运用很普遍。运用方便等特点，在桥梁动载实验中的运用很普遍。 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术3.8桥梁动载实验在进展桥梁动载实验时，首先要设法使桥梁产生一定的振动，然后运用测振仪器加以测试和记录，经过对记录的振动信号分析得到桥梁的动力特性和呼应。3.8.1自振动瞬态激振法自振动的特点是使桥梁产生有阻尼的自在衰减振动，记录到的振动图形是桥梁的

46、衰减振动曲线。1忽然加荷载法冲击法在被测构造上急速地施加一个冲击作用力,由于施加冲击作用的时间短促,因此,施加于构造的作用实践上是一个冲击脉冲作用。近年来，在桥梁的动载实验中，还采用了爆炸和发射小型火箭产生脉冲荷载等方法来进展激振，但还不普及。 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术图 2.3.34 落锤激振器构造图图 2.3.35 跳车引起的构造振动图形 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术2忽然卸载法位移激振法采用忽然卸载法时，在构造上预先施加一个荷载作用，使构造产生一个初位移，然后忽然卸去荷载，利用构造的弹性性质使其产生自在振动。3.8.2共振法

47、强迫振谐法激振设备有机械式激振器、电磁式激振器和电气液压式振动台。共振法是利用激振器，对构造施加激振力，使构造产生强迫振动，改动激振力的频率而使构造产生共振景象并借助共振景象来确定构造的动力特性。在桥梁的动载实验中，常用载重车队由低到高的不同速度驶过桥梁，使构造产生不同程度的强迫振动。 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术图 2.3.36 卸载法实验安装 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术图 2.3.37 频率扫描时构造的振动图图 2.3.38 车速为21 km/h时跨中挠度时历曲线 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术3.8

48、.3脉动法对于大跨度悬吊构造，可利用构造由于外界各种要素所引起的微小而不规那么的振动来确定构造动力特性。这种微振动通常称为“脉动，它是由附近的车辆、机器等振动或附近地壳的微小破裂和远处的地震传来的脉动所产生。图 2.3.39 构造脉动曲线 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术3.9实验数据整理和分析构造的动力特性是构造振动系统的根本特性，是进展构造动力分析所必需的参数。3.9.1构造固有频率的测定图 2.3.40 由衰减振动曲线求固有频率 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术按照前面表达的激振方法，使桥梁产生的自在振动，经过测试系统实测记录构造的衰减

49、振动波形，如图2.3.40所示。在记录振动波形曲线上，可根据时标符号直接计算出构造的固有频率式中：L两个时标符号间的间隔，mm； n波数； Sn个波长的间隔，mm； t1时标的间隔常用1 s，0.1 s,0.01 s这三种标定值。当运用激振器时，构造产生延续的周期性强迫振动，在激振器振动频率与构造的固有频率一致时，构造出现共振景象，振幅到达最大值，共振波峰处的频率即为构造的固有频率，如图2.3.41所示。 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术图 2.3.41 共振曲线 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术3.9.2构造阻尼的测定图 2.3.42 由衰

50、减振动曲线求阻尼特性 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术桥梁构造的阻尼特性，普通用对数衰减率或阻尼比D来表示。实测的振动衰减曲线如图2.3.42所示，由振动实际知，对数衰减率为式中：Ai，Ai+1相邻两个波的振幅值，可直接从衰减曲线上量取。实际中，常从衰减曲线上量取m个波形，求得平均的衰减率：由振动实际知，对数衰减率与阻尼比D的关系为 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术对于普通资料的阻尼比都很小，因此 在构造作自在衰减振动这一段记录上，仍可按上述方法求出构造的动力特性，但此时没有载重汽车的附加质量的影响。仍用上述方法求出构造的动力特性：固有频率

51、f0=4.63 Hz对数衰减率 =0.062阻尼比 D=0.096在实测的共振曲线上也可推算阻尼比，如图2.3.41。详细作法是取Ymax/2值作一程度线，同曲线相交于A，B两点，其对应的横坐标为1，2，即阻尼系数 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术阻尼比式中：0构造的固有频率。3.9.3振型的测定构造的振型是构造相应于各阶固有频率的振动方式，一个振动系统振型的数目与其自在度数目相等。采用共振法测定振型时，将假设干传感器安装在构造各有关部位，当激振安装激发构造共振时，同时记录构造各部位的振幅和相比，比较各测点的振幅及相位便可绘出振型曲线。传感器的测点布置视构外型式而定，

52、普通要根据实际分析，估计振型的大致外形，然后在变位较大的部位布点，以便能较好地衔接出振型曲线。 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术图 2.3.43 桥梁动载实验实测记录曲线 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术图 2.3.44 具有分布质量的各种梁的振型 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术振型的测定普通采用两种方法。一是在构造上同时安装许多传感器；另一种方法只用一个传感器，测试时要不断改动它的位置，以便测出各点的振幅。3.9.4构造动力呼应的测定在动力荷载作用下，桥梁构造某些部位的振动参数如振幅、频率、位移、应力等的测定，可

53、根据实验的详细要求和构造的型式布置测点，采用适当的仪表进展测试。为了测定冲击系数，应使车辆荷载以不同的速度驶过桥梁，并逐次记录跨中挠度的时历曲线，如图2.3.45所示。按冲击系数的定义有： 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术式中：Ydmax最大动挠度值； Ysmax最大静挠度值。图 2.3.45 挪动荷载作用下构造变形曲线 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术在图2.3.46中，可从光线示波器所记录的曲线上直接量取Yd值和Ys值，那么活荷载的冲击系数1+值为：图 2.3.46 汽车过桥时构造振动图形 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术习题3.19 图示习题3.20 图示 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术习题3.21 图示 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术习题3.22 图示 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术习题3.23 图示习题3.39 图示 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术习题3.40 图示