橋樑試驗

套用測試手段，對橋樑結構的整體或主要部件進行檢測,了解橋樑結構及其部件的工作狀態和承載能力,以驗證橋樑結構的設計計算理論，檢驗施工質量和發現運用中存在的問題等。

基本介紹

• 中文名：橋樑試驗
• 類別1：機械式測試儀器
• 類別2：電測儀器
• 類別3：光測儀器

試驗任務

①了解新型橋樑結構的性能及其在荷載作用下的工作狀態；②了解結構的承載能力並確定橋樑的運用條件；③對重要橋樑進行竣工檢定試驗和運營後的定期檢定試驗（見橋樑檢定）；④檢驗橋樑改建或大修加固後的預期效果；⑤分析試驗所得數據，驗證橋樑結構設計理論，改進設計計算方法。

試驗種類

①根據載入方法不同可分為靜載試驗和動載試驗。靜載試驗是將荷載加在橋跨結構的不同位置，在荷載靜止狀態下測得所需的各種數據；動載試驗則是活載在橋上以各種不同速度通過時，測量各種數據的動態變化。②根據測試對象的不同，橋樑試驗又可分現場橋樑試驗和室內橋樑模型（或部件）試驗，前者多用於既有橋樑檢定；後者多用於重要的或新型橋樑的設計階段，必要時還可做模型或部件的破壞性試驗。

試驗內容

主要有應變、位移和振動的測試。①應變測試。根據應力和應變在一定範圍內的線性關係，通過測定應變來計算應力或據以推算其他數值。對鋼橋，可藉以了解內力、次應力的傳遞、應力集中狀態、橋面應力分布及其與主梁的共同作用情況，以及節點部位的受力狀態。對鋼筋（或預應力）混凝土橋可藉以了解混凝土和鋼筋的應力分布，截面的中性軸位置等。對多主梁橋，還可測定其各片梁的荷載分配係數。②位移測試。主要測定橋跨撓度、橫向位移、縱向位移、墩頂水平位移、以及混凝土裂紋的變化等。③振動測試。主要測定橋樑（橋跨、橋墩）的振動特性（振幅、波型、頻率或周期、阻尼等），以及動載情況下的最大振幅及衝擊係數等。

試驗設備

橋樑試驗用的設備可分為機械式測試儀器，電測儀器和光測儀器三大類。

機械式測試儀器 　習稱機測儀器。它是最先發展起來的橋樑試驗設備，已有百餘年的歷史。其特點是可靠性高，對環境的適應能力強，整個測試比較簡單，易於操作，經濟耐用。但和電測儀器相比，它的放大能力有限，靈敏度較低，機械信號的傳遞和顯示、記錄的靈活性差；整個測試系統雖比較簡單，但其感受機構（即撿拾信號的部分）往往比較笨重，而且一般是逐個就地讀數，試驗時占用較多的人力，給組織指揮工作帶來一定的困難，因而其使用範圍受到較大的限制。

橋樑常使用的機械式測試儀器，主要有應變計、位移計和振動儀等三大類。

①應變計。主要有槓桿式應變計、手持式應變計和千分表（或百分表）式應變計等。一般只適用於靜載試驗。其基本原理是測受力物體兩固定點之間（標距）在受力時的微小變化。如果所選的標距比較大，測標距的機構足夠靈敏，可測到幾個微應變；但由於標距大，所測數值只能反映整個標距內的平均應變值，且使用時受到較大限制。

②位移計。主要有接觸式位移計和張線式位移計兩種。一般也只適用於靜載試驗。接觸式位移計主要是利用百分表（千分表）直接測量測點和固定參考點之間的距離的變化。張線式位移計是通過一根張緊的細鋼絲和測點相連，利用鋼絲傳遞測點的位移，並通過適當的變換和放大，再利用指示機構進行判讀，其量程可以相當大。

③振動儀。較常用的有蓋格爾萬能自動記錄儀，它是多用途的以測量振動為主的記錄儀，帶有慣性系統和記錄機構，能在無固定參考點的情況下記錄被測點的振動，也可以測動載下的應變和位移。但現已逐步被電測儀器所取代。

電測儀器 　它隨著電子技術的發展而出現，發展迅速，現已是橋樑的主要測試儀器。其原理是：先把被測的機械量通過感測器轉換成電量，然後通過電子儀器把電量進行加工和處理，最後再通過指示記錄裝置進行判讀或記錄。它的主要特點是：有各種不同的感測器，能滿足各種測試的需要，而且有的可以做到只有幾毫米的長度，能安裝在機測儀器根本無法安裝的測點上；可以遙控和自動記錄；靈敏度高；能同時對很多測點進行測試；在動載測試中可以組成高度自動化的多路測試系統等。但電測儀器的環節多，技術要求高，在一些規模小，條件差的橋樑試驗中，有時難於採用。

電測儀器一般由感測器、電子測量儀器（主機）和指示記錄裝置組成。

①感測器。根據其測試內容的不同，可分為應變感測器、反力感測器、位移感測器、振動感測器等。根據其轉換的原理不同，可分為電阻式感測器、電感式感測器、電容式感測器、磁電式感測器、壓電式感測器等。其中電阻應變片是在橋樑電測中套用最廣泛的一種感測器，它是利用一些金屬絲的電阻隨其在長度方向的應變，在一定範圍內保持線性關係的原理製成的。為了增大電阻的變化量和減少應變片的長度，通常採用高電阻率的電阻絲繞製成柵狀，做成應變片。測試時，把它牢固地貼上在測點上，當測點處的基材發生應變時，電阻應變片隨之發生應變，其電阻值也作相應的改變，這就達到了非電量向電量的轉換。電阻應變片不但可以測量應變，而且在加上一些附屬檔案之後，可以對位移和振動等進行測量。

②電子測量儀器。常用的有靜態電阻應變儀、動態電阻應變儀和靜動態電阻應變儀等。其構造是先通過惠斯登電橋把感測器傳來的電阻的變化變成電壓的變化，然後通過放大器把電壓放大到能滿足指示裝置或記錄裝置的需要。近年來在靜載測試中，由電腦控制的多作用數字測量系統設備，能直接列印出所測數據。

③指示、記錄裝置。靜載試驗可用指示裝置進行判讀，靈敏度高的電壓表和電流表都可以作為指示裝置。動載試驗一般都用記錄裝置記錄測點的變化過程。常用的記錄裝置有光線式振子示波器和磁帶記錄器等。光線式振子示波器是利用磁電式振子在電流和磁場的作用下發生偏轉，並通過光學放大，使記錄紙感光而產生記錄。它可以在一卷寬十幾厘米的感光紙上，同時記錄若干個測點的信號隨時間而變化的波形，其頻率可高至幾百赫。磁帶記錄器是利用鐵磁材料磁化後的剩磁來保存被記錄的信號，它是一種永久性記錄，而且可以多次重放或複製。其特點是:頻頻寬，使用方便，線性好，漂移小,信噪比高。磁帶記錄信號後，通過電子計算機按不同要求的程式，可以得出需要的各種數據。

光測儀器 　見工程結構試驗。

測試方法

根據試驗任務和試驗內容制訂測試方法，包括布置測點,現場安裝儀器，決定載入方式和方法,實施試驗,整理和分析試驗記錄,提出試驗報告和結論。其中布置測點和決定載入方式是比較重要的環節。載入方式除了用實際荷載（機車和車輛）進行靜載和動載試驗而外，還可以用儀器模擬載入，如用千斤頂模擬靜荷載，用激振器模擬動荷載；還可以對橋樑模型或其部件用疲勞試驗設備進行疲勞試驗或施加破壞性荷載進行破壞試驗；也可以利用自然界存在的微弱振動對橋樑進行振動測試。在測試中須儘量防止出現差錯，還必須保證有一定的重複次數，對明顯的錯誤則應在整理和分析時及時剔除。