中交路橋科技是從事工程檢測(cè)監(jiān)測(cè)、城市安全監(jiān)測(cè)預(yù)警與評(píng)價(jià)、數(shù)字智能化研發(fā)為一體的復(fù)合型高新技術(shù)集團(tuán)企業(yè)。
橋梁結(jié)構(gòu)是承受恒載、車輛荷載、人群荷載等主要荷載的結(jié)構(gòu)物。當(dāng)車輛以一定速度在橋上通過時(shí)，由于發(fā)動(dòng)機(jī)的抖動(dòng)、橋面的不平順等原因會(huì)導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生振動(dòng)。此外，人群荷載、風(fēng)動(dòng)力、地震力的作用也會(huì)引起橋梁振動(dòng)。因此，車輛荷載或其它動(dòng)力荷載對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的沖擊和振動(dòng)影響，已成為橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、計(jì)算、施工、運(yùn)營(yíng)、維修養(yǎng)護(hù)過程中的重要問題之一。
橋梁結(jié)構(gòu)的動(dòng)載試驗(yàn)是利用某種激振方法激起橋梁結(jié)構(gòu)的振動(dòng)，測(cè)定橋梁結(jié)構(gòu)的固有頻率、阻尼比、振型、動(dòng)力沖擊系數(shù)、動(dòng)力響應(yīng)（加速度、動(dòng)撓度）等參量的試驗(yàn)項(xiàng)目，從而宏觀判斷橋梁結(jié)構(gòu)的整體剛度、運(yùn)營(yíng)性能。橋梁結(jié)構(gòu)的動(dòng)載試驗(yàn)與靜載試驗(yàn)雖然在試驗(yàn)?zāi)康摹y(cè)試內(nèi)容等方面有所不同，但對(duì)于全面分析掌握橋梁結(jié)構(gòu)的工作性能是同等重要的。就試驗(yàn)步驟而言，基本上與靜載試驗(yàn)相同，動(dòng)載試驗(yàn)也要經(jīng)過準(zhǔn)備、試驗(yàn)和分析總結(jié)三個(gè)階段。就試驗(yàn)性質(zhì)而言，動(dòng)載試驗(yàn)也可分為生產(chǎn)鑒定性和科學(xué)研究性試驗(yàn)，一般情況下，動(dòng)載試驗(yàn)多在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際結(jié)構(gòu)上進(jìn)行測(cè)試，也可根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和實(shí)際需要在室內(nèi)進(jìn)行結(jié)構(gòu)模型的動(dòng)載試驗(yàn)，如在風(fēng)洞內(nèi)進(jìn)行大跨度橋梁的風(fēng)致振動(dòng)試驗(yàn)、在模擬地震振動(dòng)臺(tái)上進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)試驗(yàn)研究等。
目前橋梁工程中常見的動(dòng)載試驗(yàn)方法主要有強(qiáng)迫振動(dòng)法、自由振動(dòng)法、環(huán)境隨機(jī)振法、局部激勵(lì)法等。
1)強(qiáng)迫振動(dòng)法
一般把能夠測(cè)量輸入的動(dòng)載測(cè)試稱之為強(qiáng)迫振動(dòng)法，在結(jié)構(gòu)強(qiáng)迫激勵(lì)實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)用于激勵(lì)的技術(shù)很多包括：激振器、振蕩器、振動(dòng)臺(tái)、力錘等。在大部分強(qiáng)迫振動(dòng)實(shí)驗(yàn)中，可以很好確定輸入力函數(shù)，通過測(cè)量輸入，識(shí)別結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)如共振頻率、模態(tài)阻尼比、振型的系統(tǒng)識(shí)別技術(shù)方法可以很好地建立，強(qiáng)迫振動(dòng)試驗(yàn)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是信噪比強(qiáng)。
2)環(huán)境激勵(lì)
環(huán)境激勵(lì)是橋梁在其正常使用狀態(tài)下所受到的激勵(lì)，系統(tǒng)的輸入通常無法測(cè)量。橋梁將不斷受到來自于各種不同的環(huán)境激勵(lì)，由于輸入無法測(cè)量，因此也不清楚這些振源提供的輸人是否在我們所感興趣的頻帶上，輸人的平穩(wěn)性如何，以及在某一頻帶上的均衡性，信噪比弱、分析內(nèi)容不如強(qiáng)迫激勵(lì)來得豐富。但對(duì)于交通繁忙的橋梁來說，由于它不測(cè)量輸入，試驗(yàn)成本低，不影響橋梁的正常使用，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控，這一點(diǎn)是非常吸引入的，但橋梁上行駛的車輛對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)具有附加質(zhì)量的影響。
環(huán)境激勵(lì)系統(tǒng)的輸入通常無法測(cè)量。而強(qiáng)迫激勵(lì)中激振力通常是可以測(cè)量的或可以控制的。是否測(cè)量出激勵(lì)力將造成后續(xù)系統(tǒng)識(shí)別方法的不同。一些結(jié)構(gòu)參數(shù)如模態(tài)頻率、模態(tài)阻尼及振型可以得到識(shí)別而不需要精確測(cè)量激振力。然而，在這種情況下，應(yīng)能明確激勵(lì)的本質(zhì)如白噪聲、脈沖等，盡管不需測(cè)量實(shí)際的荷載。是否測(cè)量激振力主要是由測(cè)量激振力的可行性因素確定。比如在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行一個(gè)框架結(jié)構(gòu)的模態(tài)實(shí)驗(yàn)，利用沖擊錘、振動(dòng)臺(tái)、激振器產(chǎn)生的激振力可以用標(biāo)準(zhǔn)儀器測(cè)量。然而在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行橋梁實(shí)驗(yàn)時(shí)，激振力來自于快速行駛的車輛，那么就無法測(cè)量激勵(lì)力。另外作用在橋梁上風(fēng)荷載、溫度梯度荷載等環(huán)境荷載也是很難確定的?？傊谝恍┣闆r下測(cè)量激振力是可行的也是有用的，在另外一些情況下它是不可行的也是沒有用的。
3)自由振動(dòng)法
自由振動(dòng)法的特點(diǎn)是使橋梁產(chǎn)生有阻尼的自由衰減振動(dòng)，記錄到的振動(dòng)圖形則為橋梁的衰減振動(dòng)曲線。為使橋梁產(chǎn)生自由振動(dòng)，一般常用突加荷載和突卸荷載兩種方法。突加荷載法，是在被測(cè)結(jié)構(gòu)上急速地施加一個(gè)沖擊作用力，由于施加沖擊作用的時(shí)間短促，因此，施加于結(jié)構(gòu)的作用實(shí)際上是一個(gè)沖擊脈沖作用。它可以激勵(lì)結(jié)構(gòu)按其低階固有頻率作自由振動(dòng)。試驗(yàn)中常見的沖擊法主要對(duì)于中、小型橋梁結(jié)構(gòu)，可用試驗(yàn)車輛在橋面上駛越三角墊木，利用車輪的突然下落對(duì)橋梁產(chǎn)生沖擊作用，激起橋梁的豎向振動(dòng)。但此時(shí)所測(cè)得的結(jié)構(gòu)固有頻率包括了試驗(yàn)車輛這一附加質(zhì)量的影響。近年來，在橋梁的模態(tài)實(shí)驗(yàn)中，還采用了爆炸和發(fā)射小型火箭產(chǎn)生脈沖荷載等辦法來激起結(jié)構(gòu)的振動(dòng)。采用突加荷載法時(shí)，應(yīng)注意沖擊荷載的大小及其作用位置。如果要激起結(jié)構(gòu)的整體振動(dòng)，則必須在橋梁的主要受力構(gòu)件上施加足夠的沖擊力，沖擊荷載位置可按所需結(jié)構(gòu)的振型來確定，如為了獲得簡(jiǎn)支梁橋的第一振型，則沖擊荷載應(yīng)作用于跨中部位，測(cè)第二振型時(shí)沖擊荷載應(yīng)加于跨度的四分之一處。突然卸載法，是在結(jié)構(gòu)上預(yù)先施加一個(gè)荷載作用，使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一個(gè)初位移，然后突然卸去荷載，利利用結(jié)構(gòu)的彈性性質(zhì)使其產(chǎn)生自由振動(dòng)。為卸落荷載，可通過自動(dòng)脫鉤裝置或剪斷繩索等方法，有時(shí)也專門設(shè)計(jì)一種斷裂器裝置，當(dāng)預(yù)施加力達(dá)到一定的數(shù)值時(shí)，在繩索中間的斷裂裝置便突然斷離，因而激發(fā)結(jié)構(gòu)的振動(dòng)。實(shí)際上，在橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行自由振動(dòng)響應(yīng)的測(cè)試中，如以試驗(yàn)車輛荷載作為激勵(lì)，當(dāng)車輛以一定的速度駛離橋跨很短的一段時(shí)間以后，橋梁的振動(dòng)即為自由衰減振動(dòng)。
4)局部激振
局部激振是可以測(cè)量輸入的，是屬于強(qiáng)迫激勵(lì)的一種。對(duì)于大、中型橋梁來說，要利用激振設(shè)備激勵(lì)全座橋梁并測(cè)得激振力往往是不大現(xiàn)實(shí)的，但可以采用局部激振方式來激振結(jié)構(gòu)的某一局部。這種局部激勵(lì)有利于提取對(duì)局部響應(yīng)比較敏感的模態(tài)參數(shù)，同時(shí)可以減少工作環(huán)境的影響，一般認(rèn)為工作環(huán)境的影響更趨向于整體現(xiàn)象。
橋梁動(dòng)載試驗(yàn)是在橋梁處于振動(dòng)狀態(tài)下，利用振動(dòng)測(cè)試儀器對(duì)振動(dòng)系統(tǒng)各種振動(dòng)量進(jìn)行測(cè)定、記錄并加以分析的過程。因此，在進(jìn)行動(dòng)載試驗(yàn)時(shí)，首先應(yīng)通過激振方法使橋梁處于一種特定的振動(dòng)狀態(tài)中，以便進(jìn)行相應(yīng)項(xiàng)目的測(cè)試。其次，要合理選取測(cè)試儀器儀表組成振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)一般由拾振部分、放大部分和分析部分組成，這三部分可以由專門儀器配套使用，也可以配換使用。因此，要根據(jù)試驗(yàn)的環(huán)境條件和試驗(yàn)的要求，選擇組配合理的振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。儀器組配時(shí)除應(yīng)考慮頻帶范圍外，還要注意儀器間的阻抗匹配問題。另外，要根據(jù)測(cè)試橋梁的特點(diǎn)，制定測(cè)試內(nèi)容、測(cè)點(diǎn)布置與測(cè)試方法，例如對(duì)于混凝土簡(jiǎn)支梁橋的動(dòng)載試驗(yàn)，一般的觀測(cè)項(xiàng)目有：跨中截面的動(dòng)撓度、跨中截面鋼筋或混凝土的動(dòng)應(yīng)力等。又例如要測(cè)定某一固有頻率的振型時(shí)，應(yīng)將傳感器設(shè)置在振幅較大的各部位，并注意各測(cè)點(diǎn)的相位關(guān)系。最后，利用相應(yīng)的專業(yè)軟件對(duì)采集的數(shù)據(jù)或信號(hào)進(jìn)行分析，即可得出橋梁結(jié)構(gòu)的頻率、振型、阻尼比、沖擊系數(shù)等振動(dòng)參量。
中交路橋工程檢測(cè)主要檢測(cè)業(yè)務(wù)：鋼結(jié)構(gòu)檢測(cè)、橋梁檢測(cè)、隧道檢測(cè)
