什么是桥梁试验?

什么是桥梁试验?

[拼音]：qiaoliang shiyan

[外文]：bridge testing

应用测试手段，对桥梁结构的整体或主要部件进行检测，了解桥梁结构及其部件的工作状态和承载能力，以验证桥梁结构的设计计算理论，检验施工质量和发现运用中存在的问题等。

试验任务

（1）了解新型桥梁结构的性能及其在荷载作用下的工作状态；

（2）了解结构的承载能力并确定桥梁的运用条件；

（3）对重要桥梁进行竣工检定试验和运营后的定期检定试验（见桥梁检定）；

（4）检验桥梁改建或大修加固后的预期效果；

（5）分析试验所得数据，验证桥梁结构设计理论，改进设计计算方法。

试验种类

（1）根据加载方法不同可分为静载试验和动载试验。静载试验是将荷载加在桥跨结构的不同位置，在荷载静止状态下测得所需的各种数据；动载试验则是活载在桥上以各种不同速度通过时，测量各种数据的动态变化。

（2）根据测试对象的不同，桥梁试验又可分现场桥梁试验和室内桥梁模型（或部件）试验，前者多用于既有桥梁检定；后者多用于重要的或新型桥梁的设计阶段，必要时还可做模型或部件的破坏性试验。

试验内容

主要有应变、位移和振动的测试。

（1）应变测试。根据应力和应变在一定范围内的线性关系，通过测定应变来计算应力或据以推算其他数值。对钢桥，可借以了解内力、次应力的传递、应力集中状态、桥面应力分布及其与主梁的共同作用情况，以及节点部位的受力状态。对钢筋（或预应力）混凝土桥可借以了解混凝土和钢筋的应力分布，截面的中性轴位置等。对多主梁桥，还可测定其各片梁的荷载分配系数。

（2）位移测试。主要测定桥跨挠度、横向位移、纵向位移、墩顶水平位移、以及混凝土裂纹的变化等。

（3）振动测试。主要测定桥梁（桥跨、桥墩）的振动特性（振幅、波型、频率或周期、阻尼等），以及动载情况下的最大振幅及冲击系数等。

试验设备

桥梁试验用的设备可分为机械式测试仪器，电测仪器和光测仪器三大类。

机械式测试仪器

习称机测仪器。它是最先发展起来的桥梁试验设备，已有百余年的历史。其特点是可靠性高，对环境的适应能力强，整个测试比较简单，易于 *** 作，经济耐用。但和电测仪器相比，它的放大能力有限，灵敏度较低，机械信号的传递和显示、记录的灵活性差；整个测试系统虽比较简单，但其感受机构（即捡拾信号的部分）往往比较笨重，而且一般是逐个就地读数，试验时占用较多的人力，给组织指挥工作带来一定的困难，因而其使用范围受到较大的限制。

桥梁常使用的机械式测试仪器，主要有应变计、位移计和振动仪等三大类。

（1）应变计。主要有杠杆式应变计、手持式应变计和千分表（或百分表）式应变计等。一般只适用于静载试验。其基本原理是测受力物体两固定点之间（标距）在受力时的微小变化。如果所选的标距比较大，测标距的机构足够灵敏，可测到几个微应变；但由于标距大，所测数值只能反映整个标距内的平均应变值，且使用时受到较大限制。

（2）位移计。主要有接触式位移计和张线式位移计两种。一般也只适用于静载试验。接触式位移计主要是利用百分表（千分表）直接测量测点和固定参考点之间的距离的变化。张线式位移计是通过一根张紧的细钢丝和测点相连，利用钢丝传递测点的位移，并通过适当的变换和放大，再利用指示机构进行判读，其量程可以相当大。

（3）振动仪。较常用的有盖格尔万能自动记录仪，它是多用途的以测量振动为主的记录仪，带有惯性系统和记录机构，能在无固定参考点的情况下记录被测点的振动，也可以测动载下的应变和位移。但现已逐步被电测仪器所取代。

电测仪器

它随着电子技术的发展而出现，发展迅速，现已是桥梁的主要测试仪器。其原理是：先把被测的机械量通过传感器转换成电量，然后通过电子仪器把电量进行加工和处理，最后再通过指示记录装置进行判读或记录。它的主要特点是：有各种不同的传感器，能满足各种测试的需要，而且有的可以做到只有几毫米的长度，能安装在机测仪器根本无法安装的测点上；可以遥控和自动记录；灵敏度高；能同时对很多测点进行测试；在动载测试中可以组成高度自动化的多路测试系统等。但电测仪器的环节多，技术要求高，在一些规模小，条件差的桥梁试验中，有时难于采用。

电测仪器一般由传感器、电子测量仪器（主机）和指示记录装置组成。

（1）传感器。根据其测试内容的不同，可分为应变传感器、反力传感器、位移传感器、振动传感器等。根据其转换的原理不同，可分为电阻式传感器、电感式传感器、电容式传感器、磁电式传感器、压电式传感器等。其中电阻应变片是在桥梁电测中应用最广泛的一种传感器，它是利用一些金属丝的电阻随其在长度方向的应变，在一定范围内保持线性关系的原理制成的。为了增大电阻的变化量和减少应变片的长度，通常采用高电阻率的电阻丝绕制成栅状，做成应变片。测试时，把它牢固地粘贴在测点上，当测点处的基材发生应变时，电阻应变片随之发生应变，其电阻值也作相应的改变，这就达到了非电量向电量的转换。电阻应变片不但可以测量应变，而且在加上一些附件之后，可以对位移和振动等进行测量。

（2）电子测量仪器。常用的有静态电阻应变仪、动态电阻应变仪和静动态电阻应变仪等。其构造是先通过惠斯登电桥把传感器传来的电阻的变化变成电压的变化，然后通过放大器把电压放大到能满足指示装置或记录装置的需要。近年来在静载测试中，由电脑控制的多作用数字测量系统设备，能直接打印出所测数据。

（3）指示、记录装置。静载试验可用指示装置进行判读，灵敏度高的电压表和电流表都可以作为指示装置。动载试验一般都用记录装置记录测点的变化过程。常用的记录装置有光线式振子示波器和磁带记录器等。光线式振子示波器是利用磁电式振子在电流和磁场的作用下发生偏转，并通过光学放大，使记录纸感光而产生记录。它可以在一卷宽十几厘米的感光纸上，同时记录若干个测点的信号随时间而变化的波形，其频率可高至几百赫。磁带记录器是利用铁磁材料磁化后的剩磁来保存被记录的信号，它是一种永久性记录，而且可以多次重放或复制。其特点是:频带宽，使用方便，线性好，漂移小，信噪比高。磁带记录信号后，通过电子计算机按不同要求的程序，可以得出需要的各种数据。

光测仪器

见工程结构试验。

测试方法

根据试验任务和试验内容制订测试方法，包括布置测点，现场安装仪器，决定加载方式和方法，实施试验，整理和分析试验记录，提出试验报告和结论。其中布置测点和决定加载方式是比较重要的环节。加载方式除了用实际荷载（机车和车辆）进行静载和动载试验而外，还可以用仪器模拟加载，如用千斤顶模拟静荷载，用激振器模拟动荷载；还可以对桥梁模型或其部件用疲劳试验设备进行疲劳试验或施加破坏性荷载进行破坏试验；也可以利用自然界存在的微弱振动对桥梁进行振动测试。在测试中须尽量防止出现差错，还必须保证有一定的重复次数，对明显的错误则应在整理和分析时及时剔除。