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腳輪的動(dòng)載荷測(cè)試
發(fā)表時(shí)間:2022/11/25 11:33:38
腳輪動(dòng)載試驗(yàn)是了解結(jié)構(gòu)特性的重要手段.不僅用它來(lái)直接解決結(jié)構(gòu)的靜力問題，就是在進(jìn)行結(jié)構(gòu)動(dòng)力試驗(yàn)時(shí)，一般也要先進(jìn)行腳輪動(dòng)載試驗(yàn)，以測(cè)定結(jié)構(gòu)有關(guān)的特性參數(shù)。它的最大優(yōu)點(diǎn)是加載設(shè)備相對(duì)來(lái)說比較簡(jiǎn)單，荷載可以逐步施加，還可以隨時(shí)停止仔細(xì)觀察結(jié)構(gòu)變形的發(fā)展，給人們以最明確和清晰的概念。
橋梁結(jié)構(gòu)的腳輪動(dòng)載試驗(yàn)按照不同的試驗(yàn)?zāi)康暮蜅l件.又可分為破壞性試驗(yàn)和非破壞性試驗(yàn)。本次腳輪動(dòng)載模型試驗(yàn)屬于非破壞性整體試驗(yàn).目的在于檢驗(yàn)智能預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)的可行性。
英國(guó)工程師在1849年開展了橋梁在移動(dòng)荷載作用下的模型試驗(yàn)，并得出結(jié)論:橋梁在移動(dòng)荷載作用下發(fā)生振動(dòng)。并產(chǎn)生比靜力作用下更大的結(jié)構(gòu)撓度和應(yīng)力，特別是位于靜力荷載最不利位置時(shí)可能會(huì)發(fā)生共振.導(dǎo)致橋梁破壞。為了了解橋梁在加固前后的動(dòng)力響應(yīng)特性，對(duì)加固前和加同后的橋梁進(jìn)行動(dòng)載試驗(yàn)，測(cè)試橋梁的動(dòng)應(yīng)力、撓度、沖擊系數(shù)等動(dòng)力響應(yīng)特性。
試驗(yàn)荷載停于預(yù)定加載位置對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜應(yīng)變、靜位移等測(cè)定，以了解結(jié)構(gòu)截面的應(yīng)力分布、桁梁桿件的實(shí)際內(nèi)力、混凝土梁的中性軸位置、梁跨中點(diǎn)的撓度、活動(dòng)支座的水平位移等，據(jù)以判斷結(jié)構(gòu)在腳輪動(dòng)載作用下的工作狀態(tài)。
1.腳輪動(dòng)載試驗(yàn)的測(cè)試內(nèi)容橋梁的腳輪動(dòng)載試驗(yàn)，一般需進(jìn)行以下測(cè)試:
(1)結(jié)構(gòu)的豎向撓度、側(cè)向撓度和扭轉(zhuǎn)變形。每個(gè)跨度內(nèi)至少有三個(gè)測(cè)點(diǎn)，并取得最大的撓度及變形值，同時(shí)觀測(cè)支座下沉值。
(2)記錄控制截面的應(yīng)力分布，并取得最大值和偏載特性。沿截面高度不少于5個(gè)測(cè)點(diǎn)，包括上、下緣和截面突變處。有些結(jié)構(gòu)需測(cè)試支點(diǎn)及其附近、橫隔板附近的剪應(yīng)力和主拉應(yīng)力，此時(shí)需將應(yīng)變計(jì)布成應(yīng)變花。
(3)支座的伸縮、轉(zhuǎn)角、沉降;墩頂位移及轉(zhuǎn)角。
(4)仔細(xì)觀察是否已出現(xiàn)裂縫及出現(xiàn)初始裂縫時(shí)所加的荷載，標(biāo)明裂縫出現(xiàn)的位置、方向、長(zhǎng)度、寬度及卸載后閉合的情況。如果結(jié)構(gòu)的控制截面變形，應(yīng)力或裂縫擴(kuò)展，在尚未加到預(yù)計(jì)最大試驗(yàn)荷載前，已提前達(dá)到或超過設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的允許值，應(yīng)立即停止加載，同時(shí)注意觀察裂縫擴(kuò)展情況，撤離儀器和人員。
(5)卸載后的殘余變形。對(duì)于特殊結(jié)構(gòu)而言，如懸索橋和斜拉橋，尚需觀察索力和塔的變位并進(jìn)行支座的測(cè)定。
2.加載試驗(yàn)項(xiàng)目的確定
為了滿足鑒定橋梁承載力的要求，荷載工況選擇應(yīng)反映橋梁設(shè)計(jì)的最不利受力狀態(tài)，簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)可選1~2個(gè)工況，復(fù)雜結(jié)構(gòu)可適當(dāng)多選幾個(gè)工況，但不宜過多。進(jìn)行各荷載工況布置時(shí)可參照截面內(nèi)力(或變形)影響線進(jìn)行，下面給出常見橋型荷載工況。
此外，對(duì)橋梁施工中的薄弱截面或缺陷修補(bǔ)后的截面可以專門進(jìn)行荷載工況設(shè)計(jì)，以檢驗(yàn)該部位或截面對(duì)結(jié)構(gòu)整體性能的影響。
使用車輛加載而又未安排動(dòng)載試驗(yàn)項(xiàng)目時(shí)，可在腳輪動(dòng)載試驗(yàn)項(xiàng)目結(jié)束后，將加載車輛(多輛車則相應(yīng)地進(jìn)行排列)沿橋長(zhǎng)慢速行駛一趟，以全面了解荷載作用于橋面不同部位時(shí)結(jié)構(gòu)承載狀況。
折疊動(dòng)載試驗(yàn)
試驗(yàn)荷載以不同速度通過試驗(yàn)橋梁進(jìn)行動(dòng)應(yīng)變、動(dòng)位移、豎向與橫向振動(dòng)的測(cè)定，以了解結(jié)構(gòu)的動(dòng)力系數(shù)、振動(dòng)特征(振幅、頻率、模態(tài)振型、阻尼比)等，據(jù)以判斷結(jié)構(gòu)在動(dòng)載作用下的工作狀態(tài)。
動(dòng)載試驗(yàn)包括腳輪試驗(yàn)、制動(dòng)試驗(yàn)和自振特性試驗(yàn)。動(dòng)載試驗(yàn)測(cè)試項(xiàng)目有跨中截面梁體的動(dòng)應(yīng)力、跨中截面的動(dòng)撓度和動(dòng)扭轉(zhuǎn)角、支座動(dòng)位移、支座處梁部結(jié)構(gòu)的豎向振動(dòng)、制動(dòng)墩在制動(dòng)試驗(yàn)時(shí)的縱向振動(dòng)位移、腳輪試驗(yàn)時(shí)制動(dòng)墩墩頂?shù)臋M向振動(dòng)位移等。
(1)腳輪試驗(yàn)
一列滿載的兩動(dòng)兩拖的腳輪組以一定速度勻速通過被測(cè)橋梁，測(cè)試梁體主要部位的動(dòng)應(yīng)力、動(dòng)位移、動(dòng)轉(zhuǎn)角、振動(dòng)以及橋梁墩臺(tái)的橫向振動(dòng)位移、豎向振動(dòng)位移。腳輪速度分別為:5 km/h、10km/h、20km/h、40km/h、60km/h、80km/h、100km/h。
由于做試驗(yàn)的橋梁所處的特殊位置限制，在實(shí)際進(jìn)行動(dòng)載試驗(yàn)時(shí)，有三座橋的最高試驗(yàn)速度都沒有達(dá)到最高設(shè)計(jì)速度，和試驗(yàn)規(guī)范與一般準(zhǔn)則所作的要求有一定差距。但是，這些做動(dòng)腳輪動(dòng)載試驗(yàn)的橋梁一般都位于特殊地段，要么位于彎道附近，受曲線半徑的限制，列車運(yùn)行速度受到限制;要么位于車站附近，受列車進(jìn)站或通過車站時(shí)的列車運(yùn)行速度限制。在這兩種情況下，列車都不可能達(dá)到設(shè)計(jì)時(shí)速。只有3 X 25 m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁的試驗(yàn)速度達(dá)到了設(shè)計(jì)時(shí)速。
(2)制動(dòng)試驗(yàn)
兩列兩動(dòng)兩拖的腳輪組首尾聯(lián)掛，以一定速度(取30km/h或40km/h)勻速通過被測(cè)橋梁，當(dāng)行至梁上適當(dāng)位置時(shí)突然剎車，測(cè)試梁體跨中截面豎向、橫向振動(dòng)位移、扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，橋梁固定支座所在橋墩(制動(dòng)墩)的縱向(和橫向)振動(dòng)位移和活動(dòng)支座的縱向振動(dòng)位移。
在實(shí)際的制動(dòng)試驗(yàn)中，除了進(jìn)行40 km/h六級(jí)制動(dòng)外，還嘗試了70 km/h七級(jí)制動(dòng)、100kin/hJ\級(jí)制動(dòng)。由于正處在調(diào)試階段，不具備緊急制動(dòng)的條件，所以沒有進(jìn)行緊急制動(dòng)試驗(yàn)。
(3)自振特性試驗(yàn)(脈動(dòng)試驗(yàn))
利用大地脈動(dòng)，測(cè)試橋梁的自由振動(dòng)特性，包括自振頻率、振型、阻尼等參數(shù)。
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