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脚轮的动载荷测试


发表时间:2022-11-25 11:33:38

脚轮动载试验是了解结构特性的重要手段.不仅用它来直接解决结构的静力问题,就是在进行结构动力试验时,一般也要先进行脚轮动载试验,以测定结构有关的特性参数。它的最大优点是加载设备相对来说比较简单,荷载可以逐步施加,还可以随时停止仔细观察结构变形的发展,给人们以最明确和清晰的概念。


桥梁结构的脚轮动载试验按照不同的试验目的和条件.又可分为破坏性试验和非破坏性试验。本次脚轮动载模型试验属于非破坏性整体试验.目的在于检验智能预应力系统的可行性。


英国工程师在1849年开展了桥梁在移动荷载作用下的模型试验,并得出结论:桥梁在移动荷载作用下发生振动。并产生比静力作用下更大的结构挠度和应力,特别是位于静力荷载最不利位置时可能会发生共振.导致桥梁破坏。为了了解桥梁在加固前后的动力响应特性,对加固前和加同后的桥梁进行动载试验,测试桥梁的动应力、挠度、冲击系数等动力响应特性。

试验荷载停于预定加载位置对结构进行静应变、静位移等测定,以了解结构截面的应力分布、桁梁杆件的实际内力、混凝土梁的中性轴位置、梁跨中点的挠度、活动支座的水平位移等,据以判断结构在脚轮动载作用下的工作状态。


1.脚轮动载试验的测试内容桥梁的脚轮动载试验,一般需进行以下测试:


(1)结构的竖向挠度、侧向挠度和扭转变形。每个跨度内至少有三个测点,并取得最大的挠度及变形值,同时观测支座下沉值。


(2)记录控制截面的应力分布,并取得最大值和偏载特性。沿截面高度不少于5个测点,包括上、下缘和截面突变处。有些结构需测试支点及其附近、横隔板附近的剪应力和主拉应力,此时需将应变计布成应变花。


(3)支座的伸缩、转角、沉降;墩顶位移及转角。


(4)仔细观察是否已出现裂缝及出现初始裂缝时所加的荷载,标明裂缝出现的位置、方向、长度、宽度及卸载后闭合的情况。如果结构的控制截面变形,应力或裂缝扩展,在尚未加到预计最大试验荷载前,已提前达到或超过设计标准的允许值,应立即停止加载,同时注意观察裂缝扩展情况,撤离仪器和人员。


(5)卸载后的残余变形。对于特殊结构而言,如悬索桥和斜拉桥,尚需观察索力和塔的变位并进行支座的测定。


2.加载试验项目的确定


为了满足鉴定桥梁承载力的要求,荷载工况选择应反映桥梁设计的最不利受力状态,简单结构可选1~2个工况,复杂结构可适当多选几个工况,但不宜过多。进行各荷载工况布置时可参照截面内力(或变形)影响线进行,下面给出常见桥型荷载工况。


此外,对桥梁施工中的薄弱截面或缺陷修补后的截面可以专门进行荷载工况设计,以检验该部位或截面对结构整体性能的影响。


使用车辆加载而又未安排动载试验项目时,可在脚轮动载试验项目结束后,将加载车辆(多辆车则相应地进行排列)沿桥长慢速行驶一趟,以全面了解荷载作用于桥面不同部位时结构承载状况。


折叠动载试验

试验荷载以不同速度通过试验桥梁进行动应变、动位移、竖向与横向振动的测定,以了解结构的动力系数、振动特征(振幅、频率、模态振型、阻尼比)等,据以判断结构在动载作用下的工作状态。


动载试验包括脚轮试验、制动试验和自振特性试验。动载试验测试项目有跨中截面梁体的动应力、跨中截面的动挠度和动扭转角、支座动位移、支座处梁部结构的竖向振动、制动墩在制动试验时的纵向振动位移、脚轮试验时制动墩墩顶的横向振动位移等。


(1)脚轮试验


脚轮的动载荷测试


一列满载的两动两拖的脚轮组以一定速度匀速通过被测桥梁,测试梁体主要部位的动应力、动位移、动转角、振动以及桥梁墩台的横向振动位移、竖向振动位移。脚轮速度分别为:5 km/h、10km/h、20km/h、40km/h、60km/h、80km/h、100km/h。


由于做试验的桥梁所处的特殊位置限制,在实际进行动载试验时,有三座桥的最高试验速度都没有达到最高设计速度,和试验规范与一般准则所作的要求有一定差距。但是,这些做动脚轮动载试验的桥梁一般都位于特殊地段,要么位于弯道附近,受曲线半径的限制,列车运行速度受到限制;要么位于车站附近,受列车进站或通过车站时的列车运行速度限制。在这两种情况下,列车都不可能达到设计时速。只有3 X 25 m预应力混凝土连续箱梁的试验速度达到了设计时速。


(2)制动试验


两列两动两拖的脚轮组首尾联挂,以一定速度(取30km/h或40km/h)匀速通过被测桥梁,当行至梁上适当位置时突然刹车,测试梁体跨中截面竖向、横向振动位移、扭转振动,桥梁固定支座所在桥墩(制动墩)的纵向(和横向)振动位移和活动支座的纵向振动位移。


在实际的制动试验中,除了进行40 km/h六级制动外,还尝试了70 km/h七级制动、100kin/hJ\级制动。由于正处在调试阶段,不具备紧急制动的条件,所以没有进行紧急制动试验。


(3)自振特性试验(脉动试验)


利用大地脉动,测试桥梁的自由振动特性,包括自振频率、振型、阻尼等参数。




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