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动挠度计算方法

发布时间:2025-06-24 20:59:08

① 现役桥梁常规检测技术

现役桥梁常规检测技术是怎样的?有哪些分类方式?请看中达咨询编辑的文章。
1引言
据统计数据显示,截至2013年底,我国公路桥梁总数达到73.53万座,总长度达3978万延米。在世界各种类型桥梁中占据半壁江山。现役桥梁里程之大,也为桥梁的管理提出新问题。应该重点关注现役桥梁检测技术,保证桥梁的使用安全。依据检测数据,加强日常的维护工作,使桥梁发挥出更大的作用。
2桥梁检测意义及分类
桥梁管理者最关心的问题是桥梁的健康状况。当桥梁一旦竣工,交付使用。桥梁自然缺陷、工程结构设计、建造和施工的失误已成事实。关键是要及时发现和处理一些缺陷,以避免事故的发生。检测工作对于确保桥梁安全运营与延长使用寿盯型命具有重要的意义,并能通过检测数据尽早发现桥梁病害,以便及时进行维修与加固,提前进行处理,进而节约桥梁维修费用,提高桥梁运营期的综合经济效益。
桥梁检测按照受力状态可分为静载试验和动载试验;在静载作用下,一般要测定作用力的大小(包括静荷载、支座反力、推力等的大小)、构件的内力(包括弯矩、轴向力、剪力、扭矩等)、断面上各种应力的分布状态及其大小、各种变形(包括挠度、相对位移、转角等)以及局部损坏现象(如裂纹)。按照试验破损情况分为无损检测、半破损检测和破坏性检测。我国桥梁检测以动静载试验为主,辅以混凝土强度试验、超声波探测与腐蚀作用试验等多种方法,这些检测方法是传统方法,在桥梁检测中应用最为广泛。
目前在国内比较成熟的检测技术还有红外热像仪检测技术、光纤传感器检测技术、声探测技术等。桥梁检测技术已得到了一定的发展,对结构在工作环境、运营条件特性的认识也将不断地得到深化,为桥梁极早发现病害提供了更多手段。
3桥梁常用检测方法
3.1强度检测
回弹法检测混凝土强度主要是通过回弹仪在结构混凝土各测区内测量回弹值R,根据规范中给出的相关公式求其每个测区的平均回弹值,结合检测的混凝土碳化深度值,然后根据规范中已建立的测区混凝土强度换算表,查规范得测区的混凝土强度值。现在市面上的回弹仪多是数显式,可以在系统里设置国家或地区的关系曲线,同时还可以设定回弹方向和碳化深度等参数,自动计算处厅塌理回弹结果。回弹法是混凝土表面硬度的检测方法,优点是操作易于掌握,仪器构造简单,检测效率高,费用低廉。缺点是受参数、测试环境和混凝土表面状态影响较大,结果波动性大。
超声法对混凝土强度进行检测是利用波在混凝土中的传播速度随强度等级的增高而增大的原理进行强度检测。将超声波凯伏猜换能器置于被测物体上(黄油、凡士林或水等耦合剂等),通过仪器中的脉冲信号发生器发出一系列的周期性电脉冲,加在发射换能器上的压电体上,转换成超声脉冲,穿过被测物到达接受换能器,超声仪将接收到波速、波幅、频率、波形等声学参数,通过对各参数综合分析和判断,从而可对混凝土强度强度,进而还可以推断混凝土完整性、均匀性的缺陷。
超声――回弹综合法以材料的应力应变行为与强度的关系为依据进行强度检测。在结构混凝土同一测区分别测量声时值t和回弹值R,然后利用已建立起来的测强公式推算该测区强度的一种方法。在测试结果上将超声法和回弹法结合在一起,起到互相补充测试受不同因素影响,产生的测试偏差,使结果更加接近真实值。
3.2钢筋检测
钢筋锈蚀状况检测原理:在混凝土中钢筋锈蚀过程中,钢筋表面形成阳极区和阴极区,导致钢筋离解,在阳极区生成膨胀的锈蚀产物。腐蚀速率受铁离子通过混凝土从阳极迁到阴极的便利程度的影响。因此,电势越高,电阻率越低,通常腐蚀率也就越大。半电池电位钢筋锈蚀度测量法是目前在现场无损钢筋锈蚀度检测中较先进的一种方法。
电磁法采用电磁感应原理对钢筋混凝土结构中钢筋位置、间距、保护层厚度和钢筋直径进行无损检测。
3.3力学检测法
桥梁静载试验:桥梁的静载试验就是按照预定的试验目的与试验方案,将静止的荷载作用在桥梁上的指定位置上,观测桥梁结构的静力位移、静力应变、裂缝等参量的试验项目。根据有关规范和规程的指标,判断桥梁结构在荷载作用下的工作性能及使用能力。测试方法上可以采用指定荷载级别的车辆缓慢行驶到测试部位进行加载。条件受限制时,也以施加荷重(水泥,预制块件,水箱加水等)或者以液压千斤顶装置施力等方式来模拟某一等级的车辆荷载,借以达到试验的目的。
目前一般梁桥挠度测量最常用的仪器主要是千分表、百分表、挠度计、全站仪和水准仪,这其中最经常采用的仪器为百分表和水准仪,其基本能满足梁桥荷载试验挠度测量时对精度、量程及可靠性的要求。结构静载试验的评价指标主要有两个方面,一方面通过比较控制测点的实测值与理论计算值来评价结构的工作性能与安全储备;另一方面是通过比较控制测点的实测值与规范允许值来评价结构所处的工作状况。
桥梁动载试验:桥梁结构是以承受车辆荷载为土的,车辆荷载对桥梁的冲击和振动影响,常会使其产生的动力效应大于相应的静力效应。因此用动力荷载试验来确定桥梁在车辆荷载的动力效应以及使用条件,从而对桥梁评价是十分重要。桥梁结构的振动分析是桥梁结构分析的又一项重要内容。包括两方面:一是测量车辆荷载作用在桥梁指定断面上的动应变或指定点的动挠度,二是测量桥梁结构的自振特性和动力响应。动载试验结果分析,对桥梁结构承载能力作出切合实际的评价,也是对既有桥梁使用功能作实质性的分析评定。桥梁动载试验的测试仪器主要包括拾振器、信号放大器、动态电阻应变仪、光线示波器、笔录仪、磁带记录仪与数字信号处理机等。通常情况下,中小跨径梁桥可采用磁电式测试系统量测桥梁结构的自振特性,对大跨径桥梁可采用压电式测试系统量测超低频振动。
4桥梁检测的不足
桥梁检测往往仅是为了确定桥梁的损伤状况,最多是在一定程度上对桥梁的继续工作能力提出评价。不能提供现役桥梁的长期评价,使得管理上需要定期对桥梁进行检测,花费人力物力较大。
由于对路桥的质量目前尚缺乏严格系统的量化检验方法,致使一些劣质工程得不到及时发现和处理。轻则增加了日后的路桥维修保养成本,使国家和地方财政负担加重;重则会发生桥毁人亡的惨剧。所以加强公路桥梁检测对于保证人民生命财产安全和改善交通质量以及促进经济发展都有着很重要的作用和影响。
5结论
现役桥梁检测目的在于,通过对桥梁目前的技术状况及损伤的性质、部位、严重程度及发展趋势进行检查,弄清出现缺陷和损伤的主要原因,以便能分析和评价既存缺陷和损伤对桥梁质量和使用承载能力的影响,并为桥梁维修和加固设计提供可靠的技术数据和依据。普及桥梁检测技术,对桥梁检测结果给出正确评价,对于推动我国桥梁工程建设,提高施工质量,延长现役桥梁承载能力等都具有十分重要的意义。
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② 人行悬索桥动荷载试验技术研究

桥梁结构在移动的车辆、人群、风力和地震等动力荷载作用下会产生振动。受这些动力荷载因素的影响,桥梁结构产生的动力效应往往大于其静止作用在桥上所产生的静力效应。由于本桥为人行悬索桥,并且沿线没有汽车道路通至桥面上,常规的以汽车荷载为动力荷载的动载试验无法进行。为此,提出了以人行、人群跑动、和人车共同耦合作用下的动力荷载试验技术。同时,本次动载试验还采用环境激励方式,检测本人行悬索桥的固有频率和振动模型。利用DH3817动静态应变测试分析系统,测量动载作用下该桥指定断面上的动应变或指定动挠度,并根据测的数据确定桥梁的冲击系数和动态增量。
1 动力荷载试验的内容
动态荷载试验主要是从动力的角度出发,通过记录和处理在动荷载作用下结构的固有基频、振型、冲击系数等参数,分析结构各方面的性质。动载试验主要是测试桥梁结构的自振特性、速度时程响应和受迫振动特性。
根据本人行悬索桥的实际情况,动力荷载试验的内容包括:最大振挠度、桥梁结构的振动应变、振动频率、桥梁动力冲击系数、桥梁结构的阻尼特性等。
2 动力荷载试验的方法
自振特性测试采用匀速人行、加速人群跑动、人车(手推车)共同耦合跑动、和人车共同耦合跳过障碍、人车共同耦合跳过障碍急停的方式。鉴于检测桥梁为大跨度人行悬索桥,跑车测试利用一辆分别载重150kg、300kg的双轮手推车,以慢速(1.2m/s)和快速(2.4m/s)的速度匀速在检测桥跨行驶;行人测试是利用不用数量的人群以慢速(1.2m/s)首团岁和小跑(3m/s)的速度匀速在检测桥跨行走;跳车测试是利用一辆载重300kg的双轮手推车,使其分别以慢速(1.2m/s)和快速(2.4m/s)在一高约10cm的垫块上自由下落;刹车测试是利用一辆载重300kg的双轮手推车,以快速(2.4m/s)速度在跨中刹车。动载试验采用DH3817动态信号采集分析仪进行。动载测试时传感器布置在桥梁的跨中,传感器布置以及观测设备见图者睁1。动力荷载试验激励工况如表1所示。
3 结构动力理论分析
桥梁结构的振型、阻尼系数、固有频率等动力特性主要受其固有性质影响,与结构的其他性质关联不大,其中固有性质主要包括结构的组成形式、质量分布、刚度、支撑情况、材料性质等。结构动力特性作为结构的基本特性,是进行结构分析必需的参数。同时由于桥梁结构受到动荷载作用,其各项参数会发生变化,比如振幅、应力、位移、加速度以及反映结构整体动力的冲击系数等。因此可知,通过分析结构动力特性能够清楚地掌握桥梁结构在动荷载作用下的受力状态及动力作用对行人的舒适性。而分析结构动力特性最有效的方式是进行桥梁结构的动载试验,从试验中获得数据,通过分析和处理数据发现桥梁振动的内在规律,进而了解和掌握桥梁结构的动力性能。
利用动载试验,我们可以获得大量桥梁结构振动系统相关数据,即各种振动量。直接对这些数据进行分析很难发现结构振动的性质和规律,因为结构振动很复杂或晌,而且随机。此时要想获得结构的动态性能,还需对获得的数据进行必要的分析和处理。
由于桥梁结构是一个具有连续分布质量的体系,即自由度体系无穷大,而自由度数目与其振型的数目一致,也就意味着桥梁结构的固有频率以及相应的振型有无限多个。尽管如此,在实际的动力分析过程中只需选取第一固有频率即可,即使是十分必要的情况也只需选择前面几个固有频率即可。
动载的冲击系数是动载在在桥面前进时对桥梁结构产生的竖向动力效应的增大系数。在动荷载作用下,测定桥梁结构某些部位的振动参数时,首先综合各项试验条件和结构形式进行测点布置,之后选择适当的仪器进行测试。在动荷载作用下,动挠度与静挠度的比值是活荷载的冲击系数,而活载冲击系数综合反映了荷载对桥梁的动力作用,因此必须对活载冲击系数加以测定和记录。
用对数衰减率δ或阻尼比D来表示桥梁结构的阻尼特性, 依据振动理论发现,对数衰减率为
式中,At,At+1分别为相邻两个波的振幅值,从衰减曲线上直接量取即可。通常在具体的试验中,常在衰减曲线上量取多个波形,本文量取的是三个,求得平均衰减率
依据振动理论发现,对数衰减率与阻尼比的关系为
通常情况下阻尼比都很小,因此,式(3)可近似为
桥梁结构的阻尼比通常在0.01-0.08之间,阻尼比和振动衰减之间是正比的关系,阻尼比越小,振动衰减越慢,反之,相反。
活载冲击系数综合地反映了动力荷载对桥梁结构的动力作用。因此有必要测定桥梁结构的冲击系数,具体的做法是安排水桶以不同的速度驶过桥梁,逐次记录跨中截面的挠度时程曲线,按照冲击系数的定义有 式中:Ysmax:最大静挠度值;
Ydmax:最大动挠度值。
由于在动力荷载作用下,桥梁结构产生的振动包含多个频率,且是随机的,无法用一个具体的函数来描述,也就无从知晓结构的振动规律。随机数据具有不规则性、不确定性等特点。样本是指随机变量的单个试验,样本记录是指每次单个试验的时间历程曲线,随机过程是指同一试验的多个试验的样本集合或总体。虽然在单个观测样本中随机数据具有很强的不确定性和不规则性,但是对于大量样本的集合来说,还是存在一定的规律的。
4 试验结果分析
①试验荷载效应理论值采用桥梁结构分析专用程序Midas/Civil 201计算得到。比较桥梁结构频率的理论计算值与实测值,若实测值大于理论计算值,说明桥梁结构实际刚度较大,反之,则相反,此时很可能出现意外情况。需要注意的是在进行理论计算时,由于诸多客观因素的限制,应使实测值小于理论计算值。
②参考根据动力冲击系数的实测值,可掌握桥梁结构的通行性能,当实测冲击系数较大时,说明桥面的平整程度不良,桥梁结构的通行能力差,反之亦然。
③阻尼比和振动衰减之间是正比的关系,阻尼比越小,振动衰减越慢,反之,相反。但需注意将阻尼比保持在合理的范围内,避免过犹不及。
动载试验主要结果部分里程曲线及频谱图,如图2所示。
5 结论
动载试验可以得出如下结论:由匀速跑车、跨中刹车和跨中跳车的实测速度时程曲线及频谱数据可知,该桥桥梁,振动响应较小,阻尼比在0.03-0.06之间,满足要求,工作性能良好。通过对人行悬索桥的动荷载试验,在荷载效率系数ηq满足相关规范标准的基础上,试验桥梁满足设计强度要求,检测桥跨的变形符合设计刚度规定,能够在正常弹性范围内工作。桥梁工程实体检测及常规检测均满足相关规范标准,此外,桥梁的动态性能也满足要求。因此,所测桥跨质量良好,其承载能力达到设计要求。
由于本桥的大跨度人行悬索桥。并位于两山的山顶,没有行车的道路,荷载的运输与加载非常困难。但通过充分的技术方法的措施,顺利而圆满地完成了本桥的荷载试验,并达到了预期的结果。本检测方法具有很好的推广应用价值。

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③ 悬挂系统中ks/ms怎么

ms=240kg,mt=36kg,ks=16kN/m,b=980N·s/m,kt=160kN/m。
所用的悬架模型参数名义值为;ms=240kg,mt=36kg,ks=16kN/m,b=980N·s/m,kt=160kN/m。以C级路面的垂直速度为激励输入进行仿真。路面不平度系数Gq(n0)=256×10-6m2/m-1,车速v=20m/s,参考空间频率n0=,速度功率谱密度为一白噪声Gq·(f)=4π2Gq(n0)n20v。仿真中神经元控制器参数为:学习速率d1=30,d2=63.3,d3=15.9;比例系数k=148.7;
仿真时,先对模型参数取名义值进行验证;然后将悬架参数的车身质量增加20%,同时轮胎刚度下降20%,考察控制器在模型参数变化时的适应能力。以上两种情况着重考察车身加速度响应,见图4及图5;根据悬架系统时域输出仿真数据,计算车身加速度、悬架动挠度、车轮动位移的均方根值及综合性能指数G。
在名义参数情况下,两种主动悬架都能有效地降低车身加速度,改善平顺性。尽管悬架动挠度有所增大,但车辆的综合性能仍得到了改进。而且,自适应神经元控制下的车轮动位移也有一定程度的改善,其综合减振效果要明显优于PID控制。由图5和表1可见,在悬架参数变化时,两种主动悬架仍然都能减少车身加速度,有效地改善平顺性。自适应神经元控制的减振效果仍然优于PID控制。由此表明:自适应神经元控制能有效地跟随模型参数的变化,将车身加速度控制在一个较好的范围内,降低了参数不确定性对车辆平顺性能的影响;虽然神经元控制的悬架动挠度、车轮动位移相对被动悬架有所增大,但相对PID控制仍有改善,尤其是其综合性能也得到了改进。

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