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GB/T 29715-2013

基本信息

标准号: GB/T 29715-2013

中文名称:机械振动与冲击 桥和高架桥动态试验和检测指南

标准类别:国家标准(GB)

标准状态:现行

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相关标签: 机械振动 冲击 动态 试验 检测 指南

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GB/T 29715-2013 机械振动与冲击 桥和高架桥动态试验和检测指南 GB/T29715-2013 标准压缩包解压密码:www.bzxz.net

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标准内容

ICS 17. 160
中华人民共和国国家标准
GB/T29715—2013
机械振动与冲击
桥和高架桥动态试验和检测指南Mechanical vihration and shock-Guidelines for dynamic tests and investigationson bridges and viaducts
(ISO14963.2003.MOD)
2013-09-18发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会
2014-06-01实施
GB/T29715—2013
规范性引用文件
3术语和定文
试验通用谁则
6试验设备
检测技术
8试验和检测
基整报告
附录A(资料性附录)激振系统及其规格附录B(资料性附录)测蛋设备及其规格目
附录C(资料性附录)本标准与ISO11963:2003标雅相比的结构变化情况参考文献
本标准按照GB/T1.1-2009和GB/T20000.2—2009给出的规则起草。GB/T29715—2013
本标唯使用重新起草法格改采用ISO14963:20036机械振动与冲击桥和高架桥动态试验利检测指南”。
本标雕与1SO14963:2003相比,在结构上增加了2条(4.5和4.6)和一个附录(附录C)本标准做了如下编辑性修改:因IS014963:2003原文在章条编辑上存在结构性缺陷,本标准与1S014963.2003相比第4章在结构上有部分调整,附录C中列出了个标准与SO14963:2003的章条综号对照一览表。
本标推出全国机械振动,冲击与状态监测标准化技术委员会【SAC/TC53)提出并归口。本标准起草单位:交通运输部公路科学研究所,东华测诚技术开发有限公司,上海交通大学,清华大学,中国铁道科学研究院、郑州机械研究所本标准主要起草人:宿健、何玉册、蔡唔日,刘士钢烧柱石、王宗纲、杨立谦,孙成龙,尹京、马笃韩国明,刘文峰。
GB/T 29715—2013
通过测空、解释和报告结构对动态激励的响应,动态检测有助于结构的控制。试验设计应符合研究和结构类型的具体目标。测量通常可得全桥(包括地基或局部构件)的频域和(或)时域的动态特性:本标准适用于永久性设计利临时性的桥梁、商架桥工程的壁造和养护。动态试验可以实现如下目的
一评估在建桥采结构的安全性:一建成后验证设计理念:
一评估风和地需分析中的动态特性及活载:监测现役桥染并探查损:
确认桥架的加质效果:
突发俏况下的桥诊断:
作为状态监测基础的诊断试验,动态检测可以作为新建或养护和修复誉理的设计过程(试验设计)的一部分。I
1范围
机械振动与冲击
桥和高架桥动态试验和检测指南本标难为桥梁及高架拆的动态试验和检测提供指南:接构造和用途将试验分类:
为构件和全桥结构的控制及检测类型供指导:一列出徽励和测量所需设备:
一将检测技术按信号处理,数据述和报告的相应方法分类,GB/T 297152013
本标准提供了动态试验的通用准则。试验产生的结构动志情性信息可作为状态监测或系统识别的基础。本标准所述的动态试验不能替代静态试验试验应尽量详细说明谢试中每种振动模态的所有动态特性(即频率,刚度振型和阻尼)及其运动幅值的非线性变化。
本标准造用于公路桥梁、铁路桥梁、人行天桥及高架桥(包括建设及运营阶段)及其他1.程(或其他工.程类型),提供其在特定结构中的应用保证,本标准应用于特殊结构(斜拉桥或悬索桥)时,需根据其1程特性进行具体试验注:本标雅的下文中,术店舒案”指“挤及高架\,2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注目期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件,GB/门2298机械振动、冲击与状悉监测词汇(ISO2041,IDT)3术语和定义
GB/T2298中界定的术语和定义适用于本文件。4分类
4.1概递
桥桑的动态行为受其上部结构类型,静态设计和建造士法、截面型式,支承条件,基础类型和下部结构(桥嫩和桥台)的影响很大,在动态试验中需要考思这些特性,在4.2~1.4中给出了桥梁的分美。这种分类有助于规范测盘报告的缩制。4.2土部结构类型
4.2.1上部结构材质
根据上部结构材质,主要可分为GB/T29715—2013
筋混题土桥(现瓷或预制):
勇应力据凝土桥(现晓或获制);通常使月先张的,后张的、或先张后张组合的部件:e
钢桥(正交异性钢板或纵内加动板):钢混组合单桥:
石桥:
新材质(如纤维增强混凝土、纤维增塑料)。梁的裁面型式
染的载面型式主要可分为:
采用模向连接的钢梁或混疑土梁;a
)单箱单室或多室箱:
)实心或空心板。
4.3下部结构
4.3.1基础类型
基础类型主要可分为
a)硬质土或碧石上的条型、轰型或大体积混凝七茎础:b)桩或板基础,
C)沉箱基础。
基础在地基中的变形特性影响基础对结构(墩和台的药束程度。只票条件许可,在基础施工过程中印可开展对基谢的变形观现测,4.3.2
桥域墩,桥台和护墙
4.3.2.1桥墩
桥主要包括如下类型:
薄壁墩:
独柱(空心战实心,柱形或维形)墩:…一多柱(空心或实心,柱形或铺形);一拖架数。
其他桥搬类型可视为上述主要类型的组合。4. 3.2.2桥台
桥台系统通带包括以下类型:
现瓷钢筋混凝土桥台(实心或有护培);一空心销筋准凝土现瓷桥台:
预制铜筋混概土析台!
一—机核稳定的土台,例如加筋土:4.3.2.3护墙
护墙通带由如下构成:
混凝士
——石料:
4.4静态设计、建造方法
静密设计
静态设计和支承条件影响站构的动态特性,且直纳人试验程序。根据静态设计,桥梁可分为:
单跨桥或简支粱桥:
主要由端部支承及适当约束的各跨独立的高架桥;b
多孔连续桥+谨常各跨间沿缴问抗弯刷度有显著差异;d
静定悬留型连续桥,织盘面固定或可变错裁面!e?
架桥!
拱桥:
g)桁架桥:
装配式组合桥:
钢管拱桥
建造方法
CE/T 297152013
桥桑道常使用不同的建造方法,这可影响其总体动态特性及结构的理论模型。候如,一些通用的建错方送始下:
两制混土梁或钢染与混凝土(现装或预制)板:预制节段或分渐建造。
此外,试鉴设计还应考虑到加置及翻新的影响。4.5特殊桥乐
下列特森桥桑需要特别注意:
a)新交桥(斜交角>15\);
b)曲线桥(R/L10):
e)斜桥(倾角>5%)
d)斜拉桥;
索桥:
可移动(例如平转和提升桥):浮辑,
按用途分类
根据用途不同,桥染可分为:
公路桥菜
b)铁路桥梁,
人行天桥+
产品(特殊材料输送)和服务类的桥:以上分类的组合,
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5试验通用准则
5.1概递
建议先通过理论模型和(或)数值分析得到被测值的数且级,若已进行类假检测,可据此预估数值的量级,全桥.单元或构件均可应用。初始分析可得到位移、变形、固有频率、振型和阻尼的近似值,以指导下刻选择:
检测技术;
一激励方法(类型、微励持续时间、谱分布):试验仪器的选择!
传感器利(或激励器的布设。
5.2试验技术的选择
试验技术的选择取决于许多因素,如额率范国、阻尼和需妥的激励水平,以期能对有关传感器精度及环境噪声下的响应作出正确评估如果信噪比小于3.处测量结果虚铸别范意,且试验报告应措明所采用的修正及帖计误差:5.3激励方法的选择
5. 3. 1概述
邀励方法的选释要考虑两种美型的结构振动:自由扳动和受追报动。两种情况下都要在时域,题域或时间-频率域中进行研究。
自由振动可由案加的静态荷戴或强制位移邀发:或作为瞬时激励(包括车辆的运行或制动响应)的自由良减振动。激励可以是“环境作用”或“人工作用”,前者源于具有随机宽带谱的风,道略资通,轻微地想,后者通过可控源激励,特别适用于不同固有频率的集中作用能母,需要使用·个或象个能随加已知振幅和频率的可控荷载的激振器,此科激励可用于评估系统的动态特性和系统可能的非线性特性。对人行天桥,要考患步行撤励和随机相互作用。5.3.2设备类型
使用人工微振的设备选择参见6.1,邀励类型的选择需要评估频率范固及要求的振动水平。5.3.3邀励位置
微振点数至和位置的选择与裁研充的振动模态有关,选择在圾人模态振蚂区域布点时,应考虑到施工进程及激扇悦受截面刚度,必要时需要计算验证结购能否承受预期的动态荷载:5.4响应测盘系统的选择
5.4.1概述
施恨据试验可得到的具体信息预先确定响应的检测方法,这些信息可从加速度,速度位移,倾角。应变或变形测试中获得,为寻找结构关妞点的变恶与应力范围,应特别注意检测与遗劳相关的物理数,这些信息对评估可能的局部和整体损伤特别重要:直接对桥墩、桥或单跨,多跨结构振动模态进行测试可得到站构的整体响应通带测试振动模态选择垂直,水平,扭转或其组合可能就足够了。整体响应内测母需要划至设备沿整个结构或共构件配置,每次训试使用不同配置,这宜在创步调查研究后制定。若采用此方法,为检查认试的可重妄性及不4
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同结果的相关性,需要维持某些测点位置不变。测试低频时,可考虑使用亚座米精度的全球定位系统GPS进行测点定位。
在局部响应测至时,根据施工进程中结构部位(性基.整体基础等)或使用中的构件(断面、总情结构等)的理论分析,对测量设备的位置进行特殊设计5.4.2传感器的布置
为测试全局响应,测尽设备不肺置于对局部振动教感的单元之上。所有的测试环节(传感器,信号调理器记录仪)应依照制造商的说明书或应用标唯(例如对于振动传感器,可见GB/T18823一1992或GB/T20485-2011)校准。试验报告应描述划试和数据采集过程,并且规定系统的额率范围。传感器的初始位置取决于检测的目标且受桥阐的类型相关案件和型的影响。后续的位置可取决于前欲的测试结果。
5.4.3安装技术
安装传感器的技术应能在感兴趣的频率范国内重现被测单元的振动。安装系统应尽可能刚性,避免由于安装引起的共振职象。传感器的安装应与制造商的说明书或适用的标准(阅如,加速度计的安装见GB/T14412—2005)—致,这些盛在试验摄告中拥述,5.4.4数据传输
传辅数据不应失真
6试验设备
6.1励设备
激励设备应适用于试验对象。附录A列出了振动发生器和脉冲系统的详细资料及其规格。6.2刚量设备
测量设各应适用于试验对象。附录B列出了试验设备的指南及其规格。6.3控制,采集和分析系统
宜安装具有控制功能的系统,以控制试验中施加在结构上所有动作的一系列操作。根据激振器类型,可要求在地面与结构之间布设方传感器:记录的数糖应便于处理和分析。分析系统应具备检验采集的数据和识别动特性的功能。7检诞技术
7.1一般要求
7.1.1分类
结构上的动态检测技术可依照银动的性质(即受迫的或自由的》和使用的数据处理技术进行分类。7. 1,2受追振动
受追娠动可由人工或环境激励,即人工和环境因索都可诱发。5
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人工激励可产生特定层性的外加荷我。根据使用的激励系统,动态荷载可以是正弦的,平稳随机的,非平稳随机的或瞬态的。激励在某些情说下可测至,但其他情说下也可能难以谢量。风、交道(公路或铁路),微地展、工业、道路施工等可产生受迫环境振动:动态微励可为平稳随机的,非平稳随机的或释态的,
7.1.3自由振动
自由报动是振源停止后依然持绞的搬动。其特征是有尼的正弦波的组合:自由据动和结构的模态特性有差,它可以人工触发或由环境引起。第一种情况是由短时动作引起,创如使用牵拉并快速释放的技术,或使用设备产生脉冲荷最,第二种情况是的结构上环境短时作用的停止引起,例如车翻通过或风的停止。7.1.4数据处理
可在频域,时域或时间-题率域进行数据处理。采用的结构识别方法应该有合理的实践或文献支持。试验报告应描述使用的方法及参考文献。7.2人工敏励试验
人工微励的试验是检测中使用最广泛的技术之一。它带需要安装一个或多个数振器,且需安装划量传感器网络,传感器激量和位置取决于被测桥梁的结构类型及检测日的。激励类型如下:8正微
外加力随时间的变化严格依照简谐现待。试验中,频卓的变化快慢可调,按这样的方法,结构的基本模态可以检测。这些试验的优点是激励能量在同一时集中在同一模态,从而产生相对高够值的应。
b)随机激励
动态作用依平稳随机规律随时间变化,激起结构的不同模态。c)脉冲激
脉冲激品包括动态作用的应用(李拉并快速释放,冲击荷载,使用液压振动发生器及工程附近的操炸等),它用于产生自由振动的分析7.3环境自然作用
风产生的激谢可认为是“唯随机的”,出于荷载分布作用于所有提尊表面,测盘风产生的动荷载是难的,通常是不可能的。
7.3.2地庭
地庭产生的励是可持续数下秒的磷时变化。地震作用的有效动荷载是由地面运动产生,这种激励的测量由放置在地需预期位置的地表或地下的加速废计或地麗检被器实现。若可能,应评估土坡与结构的相互作用井在自由场中进行测虽因为地需通常是罕见事件,作为试验源是受限制的,且仅能被监测系统记录到。7.3.3微颜展
微期癌(M,小于2.0)产生报低循值的运动而大桥桥址通常使用适当的地震检被器监创,微颤需产生的激励可吞作短时瞬态序列。6wwW.bzxz.Net
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许多场地存在近似连续发生的微弱解态振动(表面波),可归为“人工噪产”。另外,存在由气象源产生的长同期环境报动,像与低压中心和诺游波动树关的,经典的长周期微地震。7.3. 4交通导致的振动的测量
在设结构容易划到这种邀励类型的动态响应。若进行一轮几个相似结构的动态试验,建设相似的检谢也在人工邀励的试验结构上进行,交通可以被控制(例如,仅有已知特征的车摘)或使用正带交通,在后者中,动态激励的实际测量并末广应月。逆过监测可获取现劫交通流量及载荷强度信息。铁路交道中,通过传感器,可检测列车轮轴的位置,响重和列车速度:人的通行可用于激射重压较轻的桥,包括人行天桥。人的勾速步行提供恒定频率改共整数倍频的荷载固步行赖率可选作刷的基本形式:停正贴行,或单强的跳既可用亲教动桥尊的百由振动挤的人行天桥可能经受复杂的相互随机荷裁。7.3.5其他动态作用
还有其他动态作用可在桥上产生可测的振动,例如与水的相互作用,即水或水流。8试验和检测
8.1概述
本章绘出应用于具体试验采用的原理,及各种应用所需的特别注意事项。通带搬励出机被或液压问服器提供,有无力值测至部不影响使用。在结树或构件上妄装的娠器在非期望方向不应产生不必要的报动。某些情况下邀振器及附件的质量很重要,需要评定它对动态响应的影响。B.2建造期间试验(定期检测)
8.2.1概递
建造过程中在桥梁或其构件上可以进行动态试验,以验证设计、建模及分析中的假设。建造过程中或建成后进行试验的范围要逆行描述。试验的数量和类型敢决于结构特性及其事要性。8.2.2浅基础
对浅基出通带不使用动态试验,没基的使用同限于较软的土境,而且一般不用于重要的桥。它可用于验证地质设计的假设。由于这些环境下的试验不带见,使用范于近似的地质数据数值模载进行韧步研充是有帮助的,还能帮助选择适当的地基士动态参数及试验的形式,如动态平板试验,这些试验的过程可在土劫力学教科书中查阅8.2.3桩和隔墙基础
除验证设计之外,桩基上的抗验还可揭示支承地基土和基础特性的变化。了解这些变化对地麓荷载下横间扩展结构的分析非常有用。当隔墙被安装在现流或预制混凝土构件表面时带特殊考患。在不同施工阶段进行试验时,成考虑到预期响成的范围。
8.2.4垂直动态特性
8.2.4.1单桩的动态试验
试验桩上的垂直试验应确定垂直方向上的态频率和尼。应确保仅垂直力作用在桩台上,当栅GB/T297152013
的一部分高出地而时应特别注意:需根据工程的规损和重要性以及地基土的同质性,确定在个或多个桩上进行试验,在使用大功率邀报器及重锤邀振时,虚考虑附加质盘的影有。低赖报动时,使结构达到充分的动态位移从而得出真实的阻尼值是很围难的:高颤报动时,阻尼和频率相关。杜的动态试验可用低能量源进行质虽检测(例如,时域的声波反射试验和频域的机械导纳试验)。8.2.4.2群桩的动态试验
为评估群桩支承的承台垂直动态特性计算所使用的模型,群桩的动态试验应与单柱上完成的试验相关联。承台设计成允许安装激励器使得摆动最小,它与基础的几何形状和桩的分布有关。8.2.5水平动态特性
8. 2. 5. 1概述
为验证计算地度响应所慎用的地质模型,水平动态试验北为重要。单进的试验顺序应考虑对拼侦用功能的港在影响,若设计中缺及非线性和应变相关的距尼,就应考虑试验中产生的位移。8.2.5.2单桩的动态试验
水平动态试验应测定模态颁率和阻尼。在建工程中,选择的试验桩(适当时可成为工作桩)应该是已完成的构件中具有代表性的,建造完成前,在地面以上有自由长度的被测桩时,应考虑回填的影响。桩项若设有扭昭,其影响应予考虑。为探测低额下的响应,必须提供反力块或反力链,且需检验邻近效应。当要在更高频宰范国内获得大位荐时,可能需要能控制大流量液流的液生问服激励器。大径单桩很难技激励,如沉箱桩和完整的隔板墙基。期望产生足够的位移以重现极限工作状态下预期的全部响应通带是最以实现的,且任何推断都不得不使用理论上的地质参数。8.2.5.3群桩的动态试验
群或满墙支承承台的水平试验应与测定模奔赖率和阻尼的垂直试验使用相同的准测。试验设备应能激起可测的承台核(土)系统的水享运动,对大柱帽或大基础构件,由于接适性能的使用极限状态,测试位移和应变不可行,只能使用单桩试验的应变外推相关应变的方法。由于承台的整体运动也可能受柱的垂直运动影响,测至设备应记录承台的位移和转动。如果承台可能变形,为确定主要的变形,应充分考虑传感器的分布和响应的方向。支承承台的检到结果可以与单链检测的结果对比,目的是在小位移情况下建立群桩特性,应该注意,某些动态群效应的数值建模是基于被动场和桩的相互作用而建立的,相互作用不考患杜自身的激励建模,“远商的”爆炸源可用于上述方面的新究。如果单桩试验时产生了趋过静态设计限值的沉降,则在群桩试验时须给出预誉。
8.2.6支承结构(桥墩和桥台)
8.2.6.1概述
支承结构的振动试验很重要,特别是处在地旋带的结构及需要考虑屈曲的桥墩。8.2.6.2桥缴
振动试验应得出柔性做的模态频率,阻尼值,刚度和固有模态振型,支承十体基础间的相互作用可影响模态题牵和固有模态拒型。传忠器虚置于能确定最重要的固有8
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