靜載試驗與動載試驗雖然(rán)在試驗目的(de)、測試(shì)內容(róng)等方麵不同,是兩種(zhǒng)性質的試驗,但對於全麵(miàn)分析掌握橋梁結構的工作性能是同(tóng)等重要的。
1.靜荷載試驗
所謂橋梁靜(jìng)載試驗,是(shì)將靜止的荷載作用在橋梁(liáng)上的指定(dìng)位置,然後對橋(qiáo)梁結構(gòu)的靜力位移、靜(jìng)力應變、裂縫等參量進行測(cè)試,從而對橋梁結構(gòu)在荷(hé)載作用下的(de)工作性能及使用能力作出評價。
靜載試驗是橋梁結構試驗中最大量、最常見的基(jī)本(běn)試驗(yàn)。因為(wéi)橋梁結構工作時所受的荷載主要是靜力荷載(zǎi),其自重當然屬於靜力荷載,就是荷載位(wèi)置隨時間而變的移(yí)動車輛荷(hé)載,在設計(jì)計算時一般也是作為靜載(zǎi)來考慮的。這樣做的原因,一方麵是:因(yīn)為區分靜力問題與動力問題的主要標(biāo)誌,並不是與結構受力狀態有關的各(gè)物理量是否隨時間(jiān)變化,而是由結構(gòu)的運動加速度引起(qǐ)的慣性(xìng)力是否已經大到不可忽略的程度,通(tōng)常由移(yí)動車輛荷載引起的結構反應的動態增量部分(fèn)隻占全部反應的極小部分;另一方麵,將移動車輛荷載作(zuò)為動力問題來考慮,分(fèn)析起(qǐ)來過於複雜,因此,常用將靜力荷載乘以衝(chōng)擊係(xì)數的辦法來近似考慮移動車輛荷載的動力影響。
橋梁結構靜載試驗(yàn),一(yī)般可以通過重力或其(qí)他類型的(de)加載(zǎi)設備來(lái)實現,並能滿足試驗要求。靜載試驗的加載過程(chéng),是(shì)從(cóng)零開始逐步遞增,一直(zhí)到預定(dìng)的荷載為止。靜載試驗是了解結構特性的重要手段(duàn),不僅用它來直接解決結構的(de)靜力問(wèn)題,就(jiù)是在進行結構動力試驗時,一般也要先進行靜載試驗,以測定(dìng)結構(gòu)有關的特性參數。
2.動荷載試驗
橋梁動載試驗是利用某種激振(zhèn)方法激起橋梁結構的振動,然後測定其固有頻率、阻尼比、振型、動力(lì)衝擊係數、行車響應等參量,從而(ér)判斷橋梁結(jié)構的整體剛度(dù)、行(háng)車性能。
橋梁結構的動載試驗,目前主要包括兩方麵的內容:
一是(shì)測量移動車輛荷載(zǎi)作用下(xià)橋(qiáo)梁指定斷麵上的動應變或指定點的動撓度;
二是測量橋梁結(jié)構的自振特性(xìng)和動力響應。
移動車輛荷載作用下的(de)動應變或動撓度測定,一般用於實橋試驗(yàn),試驗時將單輛(liàng)或多輛載重車輛按不同的車(chē)速通過(guò)橋梁,有時為了模擬路麵(miàn)的不良情況,還在橋麵上設置人工(gōng)障礙(比如有一定寬度和高度的木板),使行駛車輛產生跳動,以形(xíng)成對橋梁(liáng)的衝擊作用,此時測出(chū)指定斷麵上的動應變或動撓度,將動態情況下的峰值與相應的靜態數(shù)值相比,可以求出車(chē)輛振動引起的動態增量。用測試(shì)的方法確定橋梁的(de)動(dòng)態增量,是研究車輛對橋(qiáo)梁動力作用的(de)一種手(shǒu)段,由試驗求得的數據可以作為確定(dìng)橋梁衝擊係數的依據。
橋梁自振特性的測量對象,可以是實(shí)際(jì)橋梁,也可以是橋(qiáo)梁模型(xíng)。測量(liàng)模型的自振特性時,一般要對(duì)模型進行專門的激勵(輸入),然後測量模型的響應(輸出),在巳知(zhī)激勵和響應(或隻有響應)的情況(kuàng)下可以求出模型(係統)的自振特性。測量實橋的自振特性時,也可以同模型試驗一(yī)樣,對實橋進行激振,測得(dé)輸入和結構的響(xiǎng)應後可(kě)以(yǐ)求出自振特性。有時,也可以不用對實際結構進行專門的激振,而是利用自然因素(如風、水流、地脈動等)作為實際橋梁的振源(yuán)(隻(zhī)要能滿足一定的條件),測出實際橋梁在這些自然因素作用下的響應,求出實際橋梁的自振特性。
正確確定橋梁結構的自振特性是進(jìn)行橋梁動力響應的基礎。結(jié)構自振特(tè)性中除阻尼比外,頻率與振型可(kě)以用計算的力法求得,但計算時所采用的(de)計算圖式與(yǔ)實際結構往往有(yǒu)區別,所以用試驗的方法確定橋梁結構的自振特性就很有必要。
在諸如地震荷載和風(fēng)荷載作用下,測量橋梁結構的動力響應的目的是:研究橋梁結(jié)構抗震和抗風性能,確保(bǎo)橋梁結構抵抗突發性自然災害(hài)的能力。這類(lèi)動力響應的測試分析一般都通過模擬震動台試驗和(hé)風洞試驗(yàn)進行。在有條件的地方,也可以在實橋上進行實時測試(shì)。