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1、靜動載試驗——動載報告第四章動載試驗第四章動載試驗4.1試驗冃的橋梁結(jié)構(gòu)的動力荷載試驗是研宄橋梁結(jié)構(gòu)的自振特性和車輛動力荷載與橋梁結(jié)構(gòu)的聯(lián)合振動特性。這些測試結(jié)果數(shù)據(jù)是判斷橋梁結(jié)構(gòu)運營狀況和承載特性的重要指標。橋梁結(jié)構(gòu)的振動周期（或頻率）與結(jié)構(gòu)的剛度有著確定的關系。在設計時亦要避免引起橋跨結(jié)構(gòu)共振的強迫振動振源（如風、列車等）的頻率與橋跨白振頻率相合，引起過大的共振振幅危及橋梁。某一行車速度下，或所謂接近或達到臨界速度時，結(jié)構(gòu)的動撓度和動應力會達到最大，在設計中這種動力放大作用是采用沖擊系數(shù)來考慮的。沖擊系數(shù)是橋梁設計的重要技術(shù)參數(shù)，直接影響到橋梁設計的安全與
2、經(jīng)濟性能，實測并積累有關沖擊系數(shù)的數(shù)據(jù)，是橋跨結(jié)構(gòu)動力荷載試驗的任務之一。在某振動頻率不過大的振幅，會使乘客和行人感覺不舒服。當橋梁自振頻率處于某些范圍時，外荷載（包括行駛列車、行人，地震、風載，海浪沖擊等）也可能會引起橋共振。近年來研宄的橋梁結(jié)構(gòu)病害診斷，實際也是以橋跨結(jié)構(gòu)或構(gòu)件固有頻率的改變?yōu)楦鶕?jù)的。因此，對新建的橋梁、舊橋以及對結(jié)構(gòu)承載能力有疑問的橋梁均需進行動力荷載試驗。本橋結(jié)構(gòu)動力分析采用大型有限元程序ANSYS、MIDAS等，采用梁單元來建立理論模型，全面分析結(jié)構(gòu)的動力特性和動力反應。動載試驗主要工況有跑車（行車）和剎車等。4.2測點布置與信號采集
3、4.2.1振動測試以該橋為研宄對象，振動測點的布置選在各跨跨中、L/4及支點位置。具體振動測點布置如圖4.1所示。振動測試采用哈爾濱工程力學研究所研制生產(chǎn)的941B型拾振器。34第四章動載試驗941B型拾振器屬于動圈往復式拾振器，也即質(zhì)量一彈簧（m?k）系統(tǒng)，有4個微型撥動開關。當微型撥動開關1接通時，動圈往復擺的運動微分方程為：(3-1)???x??kx??mXm?x?、X?、x分別為擺的加速度、速度和位移，？為阻式中，m為擺的運動部分質(zhì)量，？x??為地面運動的加速度。此時，電圈回路電阻較小，故阻尼系數(shù)，k為簧片的剛度，X尼常數(shù)D>l，拾振器的運動部分
4、構(gòu)成一速度擺，即擺的位移與地面運動的速度成正比，拾振器構(gòu)成一加速度計，它的輸出電壓與地面運動的加速度成正比。??當微型撥動幵關2或3或4接通時，擺的微分方程為：(3-2)???x??kx??mX(m?M)?x式中，M為并聯(lián)電容后的當量質(zhì)量，此時，電圈回路電阻較大，故阻尼常數(shù)D<l，當M>>m時，拾振器的輸出電壓與地面運動的速度成正比，構(gòu)成一速度計。拾振器用于測量位移（振幅）時，須借助于配套的放大器。放大器是用作放大、積分、濾波和阻抗變換。它也有4檔參數(shù)選擇開關，其中檔1和檔2為直通檔，檔3和檔4為積分檔。使用時，當拾振器上的微型撥動開關2或3
5、或4接通時，放大器參數(shù)選擇開關置于檔3或檔4時，儀器輸出位移參量。拾振器的測量方向有鉛垂向和水平向。振動測試時，加速度或位移振動信號由941B型拾振器拾取，經(jīng)相應的放大器放大后，進入北京東方所生產(chǎn)的INV306振動分析儀的數(shù)采裝置直接進行采集并記錄，并可實時在筆記本電腦上觀察采集的時程曲線。測試、分析儀器配套使用框圖如圖4.2所示。35第四章動載試驗柳州B貴陽試驗跨試驗跨試驗跨豎橋向傳感器橫橋向傳感器4.1動力測點布置圖順橋向傳感器圖4.2振動測試、分析儀器配套使用框圖4.2.2動力系數(shù)測試動力系數(shù)（乂稱沖擊系數(shù)），是橋梁設計的重要技術(shù)參數(shù)，直接影響到橋梁設計
6、的安全與經(jīng)濟性能，因此動力系數(shù)的測定非常重要。動力系數(shù)為結(jié)構(gòu)的絕對最大動位移yd與相應靜位移yj之比，或最大動應變?d與相應靜應變?j之比，通常以測定結(jié)構(gòu)動位移yd和動應變?d換算得到。《鐵路橋梁檢定規(guī)范》規(guī)定，也可從豎向振動波形獲得動力系數(shù)：amax1???1???smax(3-3)式中，amax實測最大豎向振幅；？smax靜撓度實測值；？一一相應于振動周期T的振幅放大倍數(shù)。36第四章動載試驗4.3行車動力響應測試結(jié)果分析4.3.1測試方法利用靜載試驗加載機車，進行行車動力響應測試。行車速度分別為25km/h、35km/h、45km/h>55km/h、65k
7、m/h>75km/h、85km/h、95km/h,每種速度機車往返跑測試兩次有效數(shù)據(jù)。由于黔桂線電力機車還沒有運營，試驗租用的內(nèi)燃機車最高速度只能跑到95km/h,當試驗車上橋前開始采樣，通過橋梁后停止采樣，記錄火車過橋產(chǎn)生的振動曲線。行車速度由司機控制，實際跑車時的速度可能稍微有所差別。行車速度表列于表4.1。表4.1行車速度表37第四章動載試驗4.3.2行車動位移測試結(jié)果分析實測該橋在不同行車速度下（同一速度取較大值）的橋跨結(jié)構(gòu)動位移響應結(jié)果列于分別列于表4.2,部分實測動位移曲線如圖4.3所示。由上述圖表可看出：（1）實測測中跨跨中截面豎向、橫橋向振幅為
8、分別2.39348mm、0.88791
