1、1橋梁荷載試驗中的測試技術 長安大學公路學院 王建華 教授2橋梁結構荷載試驗的分類科學研究性試驗和生產鑒定性試驗；靜荷載試驗和動荷載試驗；原型試驗和模型試驗；破壞性試驗和非破壞性試驗；長期試驗和短期試驗。 目的、內容強度、剛度、穩定性、結構的動態特性測量方法的選擇、儀器設備的技術狀態、操作員的技術水平選擇儀器注意問題：精度、分辨率、靈敏度、量程、型號規格一致性、穩定性、使用條件、進行標定等3靜載試驗儀器設備橋梁靜載試驗時需測的物理量：結構的反力、應變、位移、傾角、裂縫等。1. 位移（撓度） 各種位移計、激光撓度儀、高精度水準儀、全站儀等、連通器、懸錘法、GPS、三維攝影、傾角法（各種方法使用條

2、件及優缺點）4撓度測量新方法原理通過測量橋梁截面的傾角來計算橋梁撓度是近幾年來研究的一種新方法。其原理是：當橋梁受荷載產生撓曲變形時，撓度用公式來表達，式中 為沿線路方向的坐標軸， 為傾角曲線， 為撓度曲線，坐標原點設置在第一個支座處。 5QY型傾角儀靈敏度：100mv/角分；最大量程：10角分；6簡支梁試驗 7連續連試驗 8簡支撓度曲線擬合圖 9河南焦作蔣溝大橋荷載試驗10程序開機界面11優缺點實橋荷載試驗證明，利用傾角儀測量橋梁的撓度時，由于在橋面上布設傾角儀，因此十分方便。測量結果與百分表實測值相比，相對誤差一般在5%之內，可以滿足工程測量精度要求。利用傾角儀測量橋梁的撓度不需要任何靜止

3、的參考點，降低了對環境條件的依賴，加之在橋面上工作，大大提高了測量效率，縮短了封橋時間，因此適宜于測量跨河橋、跨線橋、高架橋的撓度，具有很強的工程實用價值和廣闊的工程應用前景。只限于梁橋12靜載試驗儀器設備2. 應變應變片、應變測量傳感器、手持式應變儀、鋼弦式應變計、光纖應變計 13靜載試驗儀器設備單向應變 應變片（貼好片不易、測值受環境溫度和濕度影響大、補償問題） 鋼弦式應變計（不易安裝、零點變化大、二次儀表專用） 弓形應變計（敏感部位易塑性變形，測值誤差大）平面應變 應變片14靜載試驗儀器設備裂縫的產生、變化-目測、裂縫應變片動態應變測量構件失穩荷載測試砌體應變，如石拱橋的應變測量 支架+

4、千分表、測試截面澆筑8cm厚鋼筋混凝土板（2003橋梁年會論文）15 應變測量傳感器 16對比試驗17高墩模型試驗 18陜西省計量科學研究院測試報告19混凝土構件應變測量 20混凝土構件裂縫變化監測21試驗梁開裂荷載監測22平面應變測試23石拱橋（砌體）應變測量24施工過程中的應變監測25專利證書26靜載試驗儀器設備3. 裂縫 裂縫放大鏡、塞尺、超聲儀、應變式測量傳感器4.反力 力傳感器、索力儀5. 傾角 電子式數顯傾角儀6.溫度 溫度計、紅外測溫儀、熱電偶27靜載試驗應注意的問題1.安全（人、結構、儀器設備）2.加載車輛稱重 加載位置標識 預加載試驗3.加載過程的觀察 特別注意觀察：構件薄弱

5、部位是否有開裂、破損，組合構件的結合面是否有開裂錯位，支座附近混凝土是否開裂，橫隔板的接頭是否拉裂，結構是否產生不正常的響聲，加載時墩臺是否發生搖晃現象等等。28荷載試驗時橋梁坍塌2006年12月9日下午2時40分，北京市順義區臥龍環島北側一條橫跨減河的景觀懸索步行橋在測重時坍塌，10輛用來測重的卡車隨橋身墜下后報廢，一名司機在事故中骨折，另有兩人輕傷。據了解，這座橋全長120米，2004年11月開工，今年9月建成。29荷載試驗時橋梁坍塌 橋體與路基間裂縫達一尺寬 30靜載試驗應注意的問題 4終止加載控制條件 (1)控制測點應力值已達到或超過用彈性理論按規范安全條件反算的控制應力值時； (2)

6、控制測點變位(或撓度)超過規范允許值時； (3)由于加載，使結構裂縫的長度、縫寬急劇增加，新裂縫大量出現，縫寬超過允許值的裂縫大量增多，對結構使用壽命造成較大的影響時； (4)拱橋加載時沿跨長方向的實測撓度曲線分布規律與計算值相差過大或實測撓度超過計算值過多時； (5)發生其他損壞，影響橋梁承載能力或正常使用時。 31靜載試驗應注意的問題5、試驗數據分析 規律性、異常值、測值修正應變測值修正 支點沉降影響的修正溫度影響（晚上）、貼片方位偏差影響32粘貼方位不準造成的誤差 設預定的基準線與主方向的夾角為 ，應變片實際粘貼方位與主方向的夾角為 ，粘貼的角度偏差 。基準線上的應變可用主應變表示為例：

7、設測點為單向應力狀態，應變片應沿主方向和偏主方向300度粘貼，現皆有粘貼角偏差 ，得 ： 預定方位與主方向的夾角越大，則角偏差造成的誤差亦越大! 33結構動載試驗 振源(輸入) 結構(系統) 響應(輸出)三類基本問題： 1測定橋梁荷載的動力特性(數值、方向、頻率等)。 2測定橋梁結構的動力特性(自振頻率、阻尼、振型等)。 3測定橋梁在動荷載作用下的響應(動位移、動應力等)。橋梁的振動試驗涉及很寬的范疇，如模擬地震試驗、抗風試驗、疲勞試驗等。 34橋梁動載試驗的測試儀器1.測振傳感器的選擇 振動參數有位移、速度和加速度。35橋梁動載試驗的測試儀器2.橋梁動態測試系統 傳感器+調理模塊+A/D板+

8、計算機+分析軟件 36橋梁動載試驗的測試儀器3.現場測試時參數設置采樣頻率 ：采樣頻率37現場測試時參數設置數字濾波38現場測試時參數設置放大倍數39現場測試時參數設置采樣長度40模塊式數據采集分析控制軟件DASYLab 輸入/輸出模塊組：A/D轉換、D/A轉換、數據輸入等，用于各種硬件輸入數據的轉換。觸發函數模塊組：組合觸發、前/后觸發、開始/停止觸發、需求觸發等。數學計算模塊組：算術運算、三角運算、比例定義、微積分、邏輯運算、二進制操作。數理統計模塊組：最大/最小值、統計數值、信號位置、頻率分布圖、計數等。信號分析模塊組：濾波、相關分析、數據窗口、傅立葉算法、極坐標/笛卡兒坐標控制模塊組：

9、信號生成、開關、滑塊、時間延遲、停止等。顯示模塊組：Y/t圖表、X/Y圖表、圖標記錄、列表顯示等。文件模塊組：讀入數據、寫入數據、備份數據。41橋梁動載試驗的激振方法1自振法(瞬態激振法) 突加荷載法(沖擊法) 突然卸載法(位移激振法) 42橋梁動載試驗的激振方法2.共振法(跑車或跳車)3脈動法43橋梁動載試驗數據分析橋梁結構的動力特性(固有頻率、阻尼系數和振型等)，它們只與結構本身的固有性質有關(如結構的組成形式、剛度、質量分布和材料的性質等)，而與荷載等其它條件無關。 1.結構固有頻率分析判定頻譜分析時數據窗的選取數據分析長度-頻率分辨率 固有頻率在不同跑車速度下回多次重復出現44東江大橋

10、（模型）幅頻特性曲線45幅頻特性曲線46橋梁動載試驗數據分析2.結構阻尼的測定47橋梁動載試驗數據分析2.結構阻尼的測定48南京地鐵U形梁疲勞試驗49橋梁動載試驗數據分析50橋梁動載試驗數據分析 3.結構動力響應的測定 動撓度、動應力、最大振幅 實測荷載動力增大系數 ：動撓度（或動應變）與靜撓度（或靜應變）的比值 。51不同跑車速度下的動撓度時程曲線（西安市興慶路立交橋）52不同跑車速度下的動應變時程曲線 （西安市興慶路立交橋）53不同跑車速度下的動撓度時程曲線 （徐州沂河大橋）54不同跑車速度下的動應變時程曲線 （徐州沂河大橋）55橋梁動載試驗數據分析4振型的測定56橋梁動載試驗數據分析4振

11、型的測定傳感器布置57仙桃漢江大橋動測橋面測點布置圖58仙桃漢江大橋動測橋塔測點布置圖59漢江仙桃大橋動測分析建模圖 60橋面豎向一階振動四視圖 61橋面豎向二階振動四視圖 62橋面豎向三階振動四視圖 63橋面豎向四階振動四視圖（扭振） 64橋面豎向五階振動四視圖 65橋面豎向六階振動四視圖（扭振） 66橋面一階橫向振型立體圖 67橋面二階橫向振型立體圖 68橋面三階橫向振型立體圖 69橋面四階橫向振型立體圖 70四、橋梁結構動力性能評價 1.比較橋梁結構頻率的理論值與實測值，如果實測值大于理論計算值，說明橋梁結構的實際剛度較大，反之則說明橋梁結構的剛度偏小，可能存在開裂或其他不正常的現象。2.根據動力沖擊系數的實測值來評價橋梁結構的行車性能，實