靜動(dòng)載試驗(yàn)-----動(dòng)載報(bào)告

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1、靜動(dòng)載試驗(yàn)——?jiǎng)虞d報(bào)告第四章動(dòng)載試驗(yàn)第四章動(dòng)載試驗(yàn)4.1試驗(yàn)冃的橋梁結(jié)構(gòu)的動(dòng)力荷載試驗(yàn)是研宄橋梁結(jié)構(gòu)的自振特性和車輛動(dòng)力荷載與橋梁結(jié)構(gòu)的聯(lián)合振動(dòng)特性。這些測試結(jié)果數(shù)據(jù)是判斷橋梁結(jié)構(gòu)運(yùn)營狀況和承載特性的重要指標(biāo)。橋梁結(jié)構(gòu)的振動(dòng)周期（或頻率）與結(jié)構(gòu)的剛度有著確定的關(guān)系。在設(shè)計(jì)時(shí)亦要避免引起橋跨結(jié)構(gòu)共振的強(qiáng)迫振動(dòng)振源（如風(fēng)、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(dá)到臨界速度時(shí)，結(jié)構(gòu)的動(dòng)撓度和動(dòng)應(yīng)力會(huì)達(dá)到最大，在設(shè)計(jì)中這種動(dòng)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(shè)計(jì)的重要技術(shù)參數(shù)，直接影響到橋梁設(shè)計(jì)的安全與

2、經(jīng)濟(jì)性能，實(shí)測并積累有關(guān)沖擊系數(shù)的數(shù)據(jù)，是橋跨結(jié)構(gòu)動(dòng)力荷載試驗(yàn)的任務(wù)之一。在某振動(dòng)頻率不過大的振幅，會(huì)使乘客和行人感覺不舒服。當(dāng)橋梁自振頻率處于某些范圍時(shí)，外荷載（包括行駛列車、行人，地震、風(fēng)載，海浪沖擊等）也可能會(huì)引起橋共振。近年來研宄的橋梁結(jié)構(gòu)病害診斷，實(shí)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(jìn)行動(dòng)力荷載試驗(yàn)。本橋結(jié)構(gòu)動(dòng)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(dòng)力特性和動(dòng)力反應(yīng)。動(dòng)載試驗(yàn)主要工況有跑車（行車）和剎車等。4.2測點(diǎn)布置與信號采集

3、4.2.1振動(dòng)測試以該橋?yàn)檠绣硨ο?，振?dòng)測點(diǎn)的布置選在各跨跨中、L/4及支點(diǎn)位置。具體振動(dòng)測點(diǎn)布置如圖4.1所示。振動(dòng)測試采用哈爾濱工程力學(xué)研究所研制生產(chǎn)的941B型拾振器。34第四章動(dòng)載試驗(yàn)941B型拾振器屬于動(dòng)圈往復(fù)式拾振器，也即質(zhì)量一彈簧（m?k）系統(tǒng)，有4個(gè)微型撥動(dòng)開關(guān)。當(dāng)微型撥動(dòng)開關(guān)1接通時(shí)，動(dòng)圈往復(fù)擺的運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)部分質(zhì)量，？x??為地面運(yùn)動(dòng)的加速度。此時(shí)，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(yùn)動(dòng)部分

4、構(gòu)成一速度擺，即擺的位移與地面運(yùn)動(dòng)的速度成正比，拾振器構(gòu)成一加速度計(jì)，它的輸出電壓與地面運(yùn)動(dòng)的加速度成正比。??當(dāng)微型撥動(dòng)幵關(guān)2或3或4接通時(shí)，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(dāng)量質(zhì)量，此時(shí)，電圈回路電阻較大，故阻尼常數(shù)D<l，當(dāng)M>>m時(shí)，拾振器的輸出電壓與地面運(yùn)動(dòng)的速度成正比，構(gòu)成一速度計(jì)。拾振器用于測量位移（振幅）時(shí)，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(guān)，其中檔1和檔2為直通檔，檔3和檔4為積分檔。使用時(shí)，當(dāng)拾振器上的微型撥動(dòng)開關(guān)2或3

5、或4接通時(shí)，放大器參數(shù)選擇開關(guān)置于檔3或檔4時(shí)，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(dòng)測試時(shí)，加速度或位移振動(dòng)信號由941B型拾振器拾取，經(jīng)相應(yīng)的放大器放大后，進(jìn)入北京東方所生產(chǎn)的INV306振動(dòng)分析儀的數(shù)采裝置直接進(jìn)行采集并記錄，并可實(shí)時(shí)在筆記本電腦上觀察采集的時(shí)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(dòng)載試驗(yàn)柳州B貴陽試驗(yàn)跨試驗(yàn)跨試驗(yàn)跨豎橋向傳感器橫橋向傳感器4.1動(dòng)力測點(diǎn)布置圖順橋向傳感器圖4.2振動(dòng)測試、分析儀器配套使用框圖4.2.2動(dòng)力系數(shù)測試動(dòng)力系數(shù)（乂稱沖擊系數(shù)），是橋梁設(shè)計(jì)的重要技術(shù)參數(shù)，直接影響到橋梁設(shè)計(jì)

6、的安全與經(jīng)濟(jì)性能，因此動(dòng)力系數(shù)的測定非常重要。動(dòng)力系數(shù)為結(jié)構(gòu)的絕對最大動(dòng)位移yd與相應(yīng)靜位移yj之比，或最大動(dòng)應(yīng)變?d與相應(yīng)靜應(yīng)變?j之比，通常以測定結(jié)構(gòu)動(dòng)位移yd和動(dòng)應(yīng)變?d換算得到?！惰F路橋梁檢定規(guī)范》規(guī)定，也可從豎向振動(dòng)波形獲得動(dòng)力系數(shù)：amax1???1???smax(3-3)式中，amax實(shí)測最大豎向振幅；？smax靜撓度實(shí)測值；？一一相應(yīng)于振動(dòng)周期T的振幅放大倍數(shù)。36第四章動(dòng)載試驗(yàn)4.3行車動(dòng)力響應(yīng)測試結(jié)果分析4.3.1測試方法利用靜載試驗(yàn)加載機(jī)車，進(jìn)行行車動(dòng)力響應(yīng)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(jī)車往返跑測試兩次有效數(shù)據(jù)。由于黔桂線電力機(jī)車還沒有運(yùn)營，試驗(yàn)租用的內(nèi)燃機(jī)車最高速度只能跑到95km/h,當(dāng)試驗(yàn)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(dòng)曲線。行車速度由司機(jī)控制，實(shí)際跑車時(shí)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(dòng)載試驗(yàn)4.3.2行車動(dòng)位移測試結(jié)果分析實(shí)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(dòng)位移響應(yīng)結(jié)果列于分別列于表4.2,部分實(shí)測動(dòng)位移曲線如圖4.3所示。由上述圖表可看出：（1）實(shí)測測中跨跨中截面豎向、橫橋向振幅為

8、分別2.39348mm、0.88791