動(dòng)載試驗(yàn)檢測(cè)橋梁病害方法探索

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1、動(dòng)載試驗(yàn)檢測(cè)橋梁病害方法探索動(dòng)載試驗(yàn)方法隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，在橋梁檢測(cè)方面技術(shù)日益成熟，因?yàn)槠淇旖?、方便、成本低，得到橋梁檢測(cè)單位及養(yǎng)護(hù)部門的認(rèn)可，其應(yīng)用越來越廣泛，已成為橋梁檢測(cè)的一種重要方法，也是當(dāng)前橋梁檢測(cè)研究的重要方向。關(guān)鍵詞：橋梁動(dòng)載試驗(yàn)損傷檢測(cè)　　隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，公路運(yùn)輸朝著多、重、快的方向發(fā)展，對(duì)橋梁的要求也越來越高，為確保橋梁的安全可靠，在橋梁通車前及運(yùn)營(yíng)過程中要經(jīng)常進(jìn)行結(jié)構(gòu)性檢測(cè)。檢測(cè)方法主要有靜載試驗(yàn)及動(dòng)載試驗(yàn)，靜載試驗(yàn)雖然較為可靠，但費(fèi)時(shí)，費(fèi)力，需要長(zhǎng)時(shí)間封閉交通，對(duì)公路運(yùn)輸影響很大，已不能滿足當(dāng)前的社會(huì)發(fā)展需要，采用更加方便、快捷的檢測(cè)方法，因此動(dòng)

2、載試驗(yàn)越來越顯的重要。動(dòng)載試驗(yàn)的發(fā)展　　近二十年來，隨著計(jì)算機(jī)和自動(dòng)化技術(shù)的快速發(fā)展，振動(dòng)測(cè)試技術(shù)得到了極大的進(jìn)展，一方面表現(xiàn)為風(fēng)洞試驗(yàn)、模擬地震振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)、擬動(dòng)力試驗(yàn)得到了廣泛的應(yīng)用；另一方面表現(xiàn)為工程結(jié)構(gòu)在地震荷載、風(fēng)荷載、車輛荷載作用下動(dòng)力反映的的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試手段也得到了很大的改進(jìn)。動(dòng)載試驗(yàn)的方法　　動(dòng)載試驗(yàn)的測(cè)試儀器主要包括高靈敏度的傳感器、放大器、數(shù)字信號(hào)處理器及譜分析軟件等?！　y(cè)試方法主要有：1.脈動(dòng)試驗(yàn)，當(dāng)橋面上無(wú)車輛荷載及其它周期性荷載干預(yù)時(shí)，在風(fēng)荷載、地面脈動(dòng)等環(huán)境因素的作用下，橋梁所受的激勵(lì)是平穩(wěn)的各態(tài)歷經(jīng)寬帶隨機(jī)激勵(lì)。結(jié)構(gòu)響應(yīng)的主譜量，是在其固有頻率附近的振

3、動(dòng)，從而通過脈動(dòng)試驗(yàn)可以測(cè)出橋梁的固有頻率；2.跑車試驗(yàn)，橋面上跑車試驗(yàn)主要是測(cè)試試驗(yàn)汽車在橋面上通過時(shí)，橋梁結(jié)構(gòu)的強(qiáng)迫振動(dòng)響應(yīng)，以及車輛通過后振動(dòng)信號(hào)衰減情況；3.跳車試驗(yàn)，跳車試驗(yàn)要測(cè)試車輛跨過15cm高跳板后制動(dòng)，測(cè)量此時(shí)橋跨結(jié)構(gòu)在附加汽車質(zhì)量情況下的衰減振動(dòng)，確定橋梁的沖擊系數(shù)，用以分析橋梁結(jié)構(gòu)的振動(dòng)性質(zhì)。動(dòng)載試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析　　動(dòng)載試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果分析主要從以下幾個(gè)方面，1.固有頻率，橋梁的豎向和橫向各階自振頻率可以直接通過測(cè)試系統(tǒng)上的頻譜圖的峰值讀取，將實(shí)測(cè)值與理論值進(jìn)行對(duì)比，可以評(píng)估橋梁的剛度特性；2.阻尼比，由脈動(dòng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，結(jié)合各自識(shí)別方法，可以計(jì)算結(jié)構(gòu)振動(dòng)各階模態(tài)的阻

4、尼比；3.沖擊系數(shù)，通過動(dòng)載試驗(yàn)測(cè)試橋梁結(jié)構(gòu)的沖擊系數(shù)是目前獲取沖擊效應(yīng)的唯一可靠的方法。根據(jù)跑車試驗(yàn)測(cè)得的中跨跨中的豎向振幅和以中跨跨中的靜撓度，計(jì)算出橋梁的沖擊系數(shù)。4.振型，振型的測(cè)得一般采用自然脈動(dòng)法，即將若干傳感器安裝在橋梁的各有關(guān)部位，在沒有車輛荷載及其它周期性荷載作用時(shí)，采集一段時(shí)間內(nèi)的響應(yīng)信號(hào)，通過比較各測(cè)點(diǎn)的振幅和相位繪制振型曲線。實(shí)際測(cè)試　　模態(tài)試驗(yàn)采用的是DH5922高速動(dòng)態(tài)信號(hào)測(cè)試分析系統(tǒng)，信號(hào)拾取采用磁電式速度傳感器；根據(jù)本次測(cè)試需要及現(xiàn)場(chǎng)情況，我們對(duì)上、下游幅分別進(jìn)行測(cè)試分析，在上、下游分別布置7個(gè)傳感器，如圖7-1所示，采集時(shí)間間隔均為10分鐘?！?/p>

5、　圖1測(cè)點(diǎn)布置圖　　對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行模態(tài)分析，分別得到橋梁上行幅和下行幅的頻率、阻尼比及振型?！　∫詷虻纳闲蟹鶞y(cè)試為例：　　實(shí)測(cè)頻率及阻尼比、振型數(shù)據(jù)如下：　　表1上行幅實(shí)測(cè)頻率及阻尼比階次頻率阻尼比11.963.22%23.622.82%34.694.53%　　表2模態(tài)分析前三階頻率模態(tài)號(hào)頻率周期(sec)容許誤差(rad/sec)(cycle/sec)111.0444641.7577810.5688993.4950e-016220.0495973.1909920.3133828.4844e-016327.2351074.3346020.2307029.1961e-016　　通

6、過比較發(fā)現(xiàn)，理論計(jì)算值與本次實(shí)測(cè)值出入較大，分析實(shí)橋測(cè)得振幅值可以看到，1號(hào)測(cè)點(diǎn)即北橋臺(tái)位置振幅基本沒變化且幅值較小(0.01)，根據(jù)伸縮縫及支座的24h跟蹤檢測(cè)，北側(cè)橋臺(tái)支座可能已喪失部分或全部工作性能。根據(jù)上述情況，假定北側(cè)橋臺(tái)支座喪失工作性能，通過計(jì)算得到橋梁的自振頻率如下：　　　　　　　　　　　表3假定支座喪失性能的模態(tài)分析前五階頻率模態(tài)號(hào)頻率周期(sec)容許誤差(rad/sec)(cycle/sec)112.0537681.9184170.5212639.7808e-016223.3462773.7156750.2691308.3432e-016329.588211

7、4.7091100.2123543.8958e-016　　檢測(cè)所得的橋梁結(jié)構(gòu)基頻1.96Hz，理論計(jì)算結(jié)構(gòu)基頻為1.76Hz，阻尼分別為3.22%和2.39%，說明橋梁整體剛度較好，模態(tài)分析振型曲線與實(shí)測(cè)結(jié)果相符合。由此可見，動(dòng)載試驗(yàn)針對(duì)橋梁的損傷檢測(cè)方法是可行的。結(jié)論　　動(dòng)載試驗(yàn)?zāi)軌虻玫浇Y(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)和振動(dòng)特性，結(jié)果在許多領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用，橋梁檢測(cè)運(yùn)用動(dòng)載方法是未來發(fā)展的趨勢(shì)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，動(dòng)載方法將不斷得到完善，發(fā)揮最大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。