桥梁实验检测员考试第七章精华

桥梁荷载实验是检验桥梁结构工作状态或实际承载能力的一种实验手段。

实验荷载的任务有：

1.检验桥梁设计与施工的质量；

2.判断桥梁结构的实际承载能力；

3.验证桥梁结构的设计理论和设计方法。

4.桥梁结构动力特性和动态反应的测试研究。

荷载实验前期准备：

1）：收集资料

A：书面资料；结构的设计资料，结构的施工资料等等。

B：现场资料，了解实验对象的设计、施工、监理、和养护等问题。对结构物外观、桥面、周围环境等进行详细了解。

2）：拟定实验方案

A：实验对象概括（结构概况）；

B：实验目的和要求；新建桥梁的竣工验收、旧桥承载力的评估、改建加固的实验目的和要求既要有相似之处，又各有侧重。

C：实验内容；

静载实验内容：a：结构控制断面的变形或挠度，或沿桥长轴线的挠度

分布；

b：结构控制界面的最大应力，或结构构件的实际应变分

布；

c：受实验荷载影响的所有桥梁支座、墩台的位移或转角，

塔柱和结构连接部分的变形等；

d：钢筋混凝土结构裂缝的出现或扩展，包括裂缝宽度、

长度、间距、位置、方向和性状，以及卸载后裂缝的

闭合情况等；

e: 其他桥梁次结构构件的受力反应。

D：实验方法； 1.荷载；方案必须列清车辆的种类、吨位、数量以及要求

车辆的轴重、总重等。

2.测点和测站布置；确定被测桥梁的控制断面和测点布置。

简支梁：主要控制断面：跨中挠度和截面应力，支点沉降。

次要控制断面：四分点的挠度，支点附近腹板应力。

连续梁：主要控制断面：主跨、边跨跨中挠度，主跨跨中，边跨

弯矩最大和支点断面应力。

次要控制断面：1/4跨径处的挠度和应力。

悬臂梁：主要控制断面：悬臂端挠度，跨中挠度和应力，固端根

部或支点截面的应力，T型钢构墩身控

制截面应力。

次要控制断面：牛腿局部应力，顿顶变位。

拱桥：主要控制断面：跨中、1/4跨径处的变位和应力，拱脚

截面应力。

次要控制断面：1/8跨径处的变位和应力，拱上建筑变

位和应力，墩台变位。

刚架桥：主要控制断面：跨中截面的挠度和应力，结点附近截面

应力、变位。

次要控制断面：柱脚截面应力、变位和转角、墩台顶变

位和转角。

索结构：主要控制断面：主梁挠度，控制截面应力，索塔截面应

力，索塔顶部水平位移，吊索拉力。

次要控制断面：活载索力，塔柱底截面应力，锚索拉力。

方案中应画出结构简图，注明测点测站位置，测点总数，和测站数等。

3.选用仪器设备。

E：实验程序；

F：参加实验的人员安排；

G：实验时间安排；

H：安全措施；

I：未定因素，补充说明等。

3）实验计算

计算实验荷载作用下主要测试断面的内力和变形控制值、静力加载效率等，所有相关计算结果是实验荷载大小、加载等级等的理论依据，也作为实验加载响应的期望值，另外，也可以作为选用仪器量程和灵敏度的依据，以及对现场实验数据的校核，以便及早发现试验中可能出现的异常情况。

A：实验控制荷载确定，

B：实验荷载确定。静载实验荷载效率系数应满足0.80＜η≤1.05。

4）仪器准备

A：选用原则，a，根据实际情况，选择精度和量程；

b，根据现场环境条件，选择仪器种类；

c, 选用可靠性好的仪器设备。

d, 考虑仪器设备的便携性。

e, 要强调经验。

B:配套设备， a，对设备进行系统检查；

b，对设备系统标定，逐个编号；

c, 备齐备足导线，确保完好无损；

d, 对初次使用的设备，要先进行模拟测试。

变形测量主要包括挠度、支座位移、桥塔水平位移等。

下列情况之一，应停止加载，及时找出原因。

1.控制测点的应力值超过计算的控制值；

2.控制测点变位（或挠度）超过规范允许值；

3.由于加载，使结构裂缝的长度，宽度急剧增加，信裂缝大量出现，缝宽

超过允许值的裂缝大量增多，对结构的使用造成较大影响时

4.发生其他损坏影响桥梁承载能力或正常使用时。

桥梁变形包括挠度和各种非竖向变位。变形是衡量桥梁结构实际刚度的重要指标

之一。

控制断面应力是衡量桥梁结构实际强度的重要指标。具体衡量指标为实验荷载作用西啊，各主要控制断面测点应力的实测值与设计值的比值。

残余变形是一个加载周期后结构上残留的变形，静载实验数据整理中，要关注各测点实际变形与应变的残余值。

实际加载试验中，相对残余变形不允许大于20%，

总变形=加载后-加载前

弹性变形=加载后-卸载后

残余变形=总变形-弹性变形=卸载后-加载前

相对残余变形=残余变形/总变形*100 。

桥梁加载一般都要考虑分级加载，特别是一些旧桥鉴定实验，分级加载又助于被测结构的安全。

正式加载实验前，用两辆重车分别对加载幅桥梁进行预加载，预加载的目的是使结构能进入正常工作状态，同时检查整个实验、测试系统是否能正常运行。

挠度校验系数=实测值/计算值

桥梁动载实验设计的问题，基本包括三个方面：桥梁外部振源、结构动力特性、动力反应。

振源是引起桥梁振动的外作用。（包括风、地震、或移动车辆振动的激励等）

结构这个系统的动力特性是桥梁的固有特性，有三个主要参数：频率、振型、阻尼，它是桥梁动态实验中最重要最基本的内容。它们都是由结构形式、建筑材料

性能等结构固有的特性决定的，与外荷载无关。

桥梁结构动力响应主要参数为：动应力、动挠度、加速度等。

结构动力特性参数也称：结构自振特性参数或振动模态参数。

自振频率物理上指单位时间内完成振动的次数，通常用f表示，单位为赫兹。结构的自振频率只与结构的刚度和质量有关，并与刚度K成正比，与质量m成反比。

阻尼是存在于结构中的消耗结构振动能量的一种物理作用，她对结构抵抗振动是有利的。

结构工程上假定阻尼属黏滞阻尼，与结构振动速度成正比，并习惯以一个无量纲的系数来表示阻尼的量程大小。

阻尼比的大小决定了自由振动衰减的快慢速度。

必须指出，阻尼比是且只能是实验值。

振型是结构上各点振幅值的连线，她不是结构的变形曲线。

结构动力学认为对应每一个固有频率，结构都有并只有一个主振型。一般情况下，结构线性微幅振动时其可能的自由振动都是无数个主振型叠加的结果；特性条件下，结构会按某一自振频率及其相应主振型振动。

测定实桥结构动力特性参数的方法主要有：自由振动衰减法，强迫振动法，环境随机振动法等，

比较容易实现，对于一些只要求得到结构基本频率或其他较低阶频率是很方便的，对测试仪器的要求也不高，所得到的频率对应的阻尼比也比较准确。缺点是不能或得更高阶自振特性参数。

激出来的自振特性参数精度比较高，对于桥梁实验来说，它的最大缺点就是激振设备和器械庞大，搬运费力费事，所以很少采用。环境随机振动法

环境随机振动法人称其“脉动法”。

桥梁结构动力特性的三个参数中，阻尼比是唯一依耐实测得到的，但试验中如何确定阻尼却是最为复杂的问题。

实桥动载实验加载基本方法有如下几种：

1.实验车辆以不同车速按指定车道匀速行驶过桥。

2.实验车辆以不同车速按指定车道行驶，并跨越指定断面上模拟桥面不平障碍

物

3.实验车辆以一定车速按指定车道行驶，至指定断面紧急制动。

4.实时在线车辆荷载作用

动载实验前，应将加载车辆在控制断面按指定车道位置停放一遍，测得对应的静态响应，留作后续动载实验数据分析时参考比较。

动载实验数据整理的主要对象是动应变和动挠度，通过动应变数据可整理出对应结构构件的最大应变和最小应变以及动态增量，通过动挠度数据可得到结构的最大动挠度和结构的动态增量。

动态增量可定义为最大动应力与最大静应力之差比最大静应力的值。也可定义为最大动挠度与最大静挠度之差比最大静挠度的值。

动态增量和冲击系数应有所区分，前者是某特定的车辆移动荷载作用下桥梁应力或位移响应的一个动力增大系数，后者是设计汽车组合荷载所乘的考虑汽车制动力作用的一个系数。

实验和研究表明，动态增量与桥梁固有频率、结构的阻尼、车行速度、车辆数以及桥面的平整度等都有关系。大量实桥实验表明，即使在桥面平整的情况下，由于共振原因，最大动态增量会发生在基频为2.5-4Hz的桥梁上。一般情况下，一辆车的动态增量会大于多辆车，而桥面的平整与否，会对动态增量的影响极大。

通过实验检测评定桥梁结构实际承载能力一般采用两种方法，即荷载实验评估方法和结构技术状态检算评估方法。前者是确定桥梁结构实际承载能力最直接、最有效的手段，后者主要是通过无损检测和外观检查，以桥梁结构技术状态检算、评估桥梁结构的承载能力。

当我们把实验荷载以最不利的方式施加到桥上时，所测到的桥梁变形和应力实际定量反应了结构的正常使用荷载作用下的抵抗能力。

桥梁结构校检系数=荷载作用下实测弹性变形值/荷载作用下理论计算变形值。校检系数是反应结构工作状态的一个重要指标，不同结构形式的桥梁校检系数值常不相同，实际工程上，一般取各控制断面或最不利受力测点值进行计算，并作为整桥校检系数的控制值，校检系数如小于1，说明理论计算偏安全或结构实际有安全储备，大于1，测表明强度或刚度不足，说明可能计算方法不够正确或结构存在某些问题，应进行全面分析研究。

一座桥的承载能力指它在能保证安全使用条件下能承受的最大外荷载。要评定桥梁的承载能力，须分别对桥梁上、下部结构的承载能力加以评价，其中承载能力最低的那部分就是全桥通过荷载的标准。

承载能力检算系数Z是一个承载能力提高系数，反应了被测桥梁的承载潜力。实测效验系数小，那么策划能够在能力检算系数就提高的较大，反之则折减。

当桥梁结构出现以下状态之一时，即认为超过了正常使用承载能力极限状态。

1.整个桥跨结构或结构的一部分作为刚体失去平衡；

2.结构构件或连接处因超过材料强度而破坏；

3.构件或结构构件丧失稳定；

4.结构转变为机动体系；

5.由于材料的塑性变形或形变过大，或由于截面开裂而引起过大的几何变形等，

导致结构构件不能继续承载和作用。

结构动力特性：自振频率、振型、阻尼比。结构动力响应：动应力、动位移、加速度等参数。前者是结构的固有特性，与外作用无关，后者则是结构对外作用的响应。