橋梁結構是承受恒載、車輛荷載、人群荷載等主要荷載的結構物。當車輛以一定速度在橋上通過時,由于發(fā)動機的抖動、橋面的不平順等原因會導致橋梁結構產生振動。此外,人群荷載、風動力、地震力、環(huán)境因素的作用也會引起橋梁發(fā)生振動。隨著交通運輸事業(yè)的不斷發(fā)展,一方面,車輛的數(shù)量、載重量有了迅速的增長,車輛的行駛速度也有了很大的提高,另一方面,隨著新結構、新材料、新工藝的推廣應用,橋梁結構逐漸趨向輕型化,而對于大跨度、超大跨度橋梁結構,地震響應、風致振動響應、車橋耦合振動往往是設計施工的控制因素。因此,車輛荷載或其他動力荷載對橋梁結構的沖擊和振動影響,已成為橋梁結構設計、計算、施工、運營、維修養(yǎng)護過程中的重要問題之一。
橋梁結構的振動問題,影響因素比較多,涉及的理論比較復雜,僅靠理論或計算分析是不能夠滿足工程實踐的要求,一般多采用理論分析模擬與現(xiàn)場實測相結合的研究方法,因此,振動測試是解決工程結構振動問題必不可少的手段。近二十年來,隨著電子計算機普及與自動化技術的發(fā)展,振動測試技術取得了極大的進步:一方面表現(xiàn)在風洞試驗、模擬地震振動臺試驗、擬動力試驗逐步成為解決工程動力問題的主要手段之一;另一方面表現(xiàn)為工程結構在風荷載、車輛荷載、地震荷載作用下動力反應的現(xiàn)場測試手段也得到了很大的改進。
橋梁結構的動載試驗是利用某種激振方法激起橋梁結構的振動,測定橋梁結構的固有頻率、阻尼比、振型、動力沖擊系數(shù)、動力響應(加速度、動撓度)等參量的試驗項目,從而宏觀地判斷橋梁結構的整體剛度與使用性能。橋梁結構的動載試驗與靜載試驗雖然在試驗目的、測試內容等方面有所不同,但可以相互補充、相互印證,對于全面分析掌握橋梁結構的工作性能是同等重要的-就試驗步驟而言,基本上與靜載試驗相同,動載試驗也要經過準備、試驗和分析總結三個階段,就試驗性質而言,動載試驗也可分為生產鑒定性和科學研究性試驗。,一般情況下,動載試驗多在現(xiàn)場實際結構上進行測試,也可根據橋梁結構的特點和實際需要在室內進行結構模型的動載試驗,如在風洞內進行大跨度橋梁的風致振動試驗、在模擬地震振動臺上進行橋梁結構的地震響應試驗研究等。橋梁結構的動載試驗的基本任務大體可歸納為以下幾個方面:
(1)測定結構的動力特性,如測定橋梁結構或構件的自振頻率、阻尼特性、振型等。
(2)測定結構在動荷載作用下的強迫振動響應,如測定橋梁結構或構件在車輛荷載、風荷載作用下的振幅、動應力、加速度等。
(3)測定動荷載的動力特性,如測定引起結構振動作用力的大小、方向、頻率與作用規(guī)律等。