桥梁挠度影响线测试

介绍

影响线是土木工程中的一个重要概念。 桥梁挠度影响线的基本概念是单位力（广义力P=1）沿桥梁移动时，桥梁在确定的控制断面位置处的竖向挠度与移动荷载位置之间的函数关系曲线。 桥梁挠度影响线综合反映了结构的边界条件、几何信息和物理信息，同时也反映了结构材料损伤（如弹性模量）等与结构刚度相关的信息。 因此，桥梁结构的挠度影响线可用于桥梁结构的损伤诊断和评估，以及结构承载能力的评估。 桥梁影响线的指标包括内力影响线、应力/应变和挠度影响线等。弯矩影响线、剪力等内力影响线在桥梁结构设计中广泛应用。 在实际运营桥梁的评价中，挠度是与应变相关的，应变主要反映局部指标，而挠度是反映整体刚度的指标。 从影响线的含义来看，由于力与位移相等定理，挠度影响线可以反映移动荷载在不同位置的局部损伤信息。

挠度影响线测试要求设备测试精度高、采样频率高、多点同时测​​试，提取全桥控制断面的测量点，才能真正用于评估桥梁结构损伤和承载能力。 此前，受传统挠度测试方法的限制，难以同时测试桥梁上多个测点的挠度影响线。 中小跨度桥梁在我国桥梁中占有较大比例，其结构形式多由预制板梁、T型梁等组成，采用挠度影响线试验方法对各主梁进行行车试验。在不同的车道上。 各主梁的挠度影响线也可以反映桥梁的侧向荷载情况。

因此，毫米波雷达微变形技术的发展为桥梁特别是中小跨桥梁多主梁影响线同步测试提供了技术支撑。

毫米波雷达偏转测试系统

毫米波雷达可在现场形成局域网，进行桥梁挠度影响线测试。 每个测试雷达可以测试一个主波束。 多台雷达可以通过控制采集系统对对方设备进行控制和采集，实现多点同步。 ，实时动态采集，采样频率可达50Hz。 利用毫米波雷达技术测试多点桥梁挠度影响线的场地组成如图1所示。图中桥梁上部结构为由5根T梁组成的简支梁结构。

图1 影响线测试毫米波雷达系统布局

挠度影响线测试过程

利用毫米波雷达测试桥梁挠度影响线的流程如图2所示。主要包括桥梁基础数据的采集、确定挠度影响线的控制断面和测点、制定影响线测试计划，测试影响线并提取影响线。 。

图2 挠度影响线测试过程

挠度影响线测试

根据影响线测试流程，测试步骤主要包括5个步骤，如下：

1）桥梁基本信息收集

收集被测桥梁的基本信息，包括桥梁长度、宽度、桥梁上下结构类型以及桥梁设计荷载水平的基本信息。 桥梁上部结构具体可以包括结构型式、主梁详细尺寸、连接方式等。

2）确定挠度影响线的控制断面和测点

根据采集到的数据对桥梁进行结构计算分析钢结构挠度检测作业指导书，具体分析桥梁结构理论影响线试验需要控制的断面（如简支梁跨中控制断面），以及截面上需要控制的测量点的数量和位置。 具体来说，对于预制装配式桥梁（如预制板梁、T型梁），测点数量可选择与主梁数量相同。 对于其他结构体系，可根据计算分析确定体系。 对于图3中的预制简支板梁，挠度影响线控制断面为跨中断面，测点选取5个测点。

图3 板梁影响线上测点布置示意图

3）确定影响线的测试计划

确定影响线的试验方案应根据确定的控制断面和测点数量以及影响线试验的目的进一步确定。 如果要评估桥梁结构的损伤情况，可以根据桥梁外观检查结果，对损伤明显的主梁相应位置进行车辆加载试验。 为评价桥梁承载力荷载横向分布，可将桥梁所有车道作为试验车道。 影响线测试时，测试车辆沿桥梁测试车道缓慢匀速行驶，采用毫米波雷达测试测点挠度时程曲线。

4）影响线测试

根据确定的方案，对桥梁控制断面各测点的挠度影响线进行测试。 具体测试方法：首先钢结构挠度检测作业指导书，根据测点位置在现场部署毫米波雷达测试系统，并按照确定的方案进行测试。 如果用桥梁挠度影响线来评价铰接头的工作性能，则桥梁上部结构由5根T梁组成（见图4）。 桥面沿铰接缝相对位置出现纵向裂缝。 桥面为双向双车道，试验方案以两条车道作为试验位置进行试验。

图4 T梁挠度影响线试验示意图

挠度影响线设置5个测点，利用装载车分别对1车道和2车道进行影响线测试。 测试1车道车辆行驶情况：首先设置5个毫米波雷达测点。 设备部署完毕后，进行系统调试，使系统处于正常工作状态； 准备好试验冲击线车辆，将车辆停放在试验桥一端，并使车辆停在1号车道相应位置，准备试验； 测试前，打开毫米波雷达测试系统进入测试状态，并对5个测点数据进行调零； 待测试数据正常后，沿1号车道缓慢均匀地装载车辆。 桥的一端驶入桥内； 车辆驶出桥梁后采集停止，测试数据被车辆消除。 1车道试验结束后，采用同样的方法对2车道行驶车辆的5根主梁的跨中挠度影响线进行测试。

5）挠度影响线的提取

提取桥梁挠度影响线需要对各测点的曲线进行数据拟合。 拟合数据时应考虑桥梁结构类型、理论影响线形状和边界约束。 将挠度时程曲线转化为以桥长（或跨度）为横坐标、挠度为纵坐标的曲线，然后采用曲线拟合的方法提取影响线。 具体影响线坐标可以除以挠度值除以车辆重量。 将挠度影响线值换算为（mm/km）。 图5为简支T梁影响线试验中提取的4个主要受力主梁的挠度影响线。 将实测影响线与结构理论计算的挠度影响线进行比较，可以判断桥梁结构的工作状况。

图5 简支梁4根主梁实测挠度影响线

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