基于跨中位移指示器对简支梁的损伤识别试验研究

张延欣+张文浩

摘 要：该文根据试验，将一有机玻璃近似看成了一根简支桥梁，并在简支梁的特定点所处部位分别产生10%、20%的受损，试验受损的前后结构中点中位移之差推出其影响线，并用此试验以证明运用结构中点位移指示器来判别桥梁受损办法的准确性。

关键词：位移指示器 简支梁 损伤识别

中图分类号：O346.5 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）07（c）-0034-02

土木工程桥梁受损判别的研究是根据土木工程原理分析的完善以及实际工程的应用要求而形成的全新课题研究。结构的损伤识别内容一般包括：对简支桥梁中受损有无出现开始的判别和对已经发生的桥梁受损来定位和对受损程度做了更理想的识别，也就是说根据对桥梁体系做监测，来判定结构有无受损情况，从而识别桥梁受损程度与受损部位或者是该桥梁当前的情况、使用的性能以及受损程度的趋势等，对因为受损而引起的桥梁承载能力的状况来做测评估算。桥梁结构的受损诊断中最多包涵的内容，先是桥梁的受损判别，接下来是桥梁的受损部位确定，最后是桥梁的受损程度评估。进行桥梁故障推断的第一步是结构的受损判别，日前世界上相关于结构的受损方面研究很多聚集于受损判别的程度上；结构受损部位确定是结构的故障断定重要的问题所在，更是困难所在之处。桥梁受损的程度断定就是相对于工程本身开展损坏判定的最终目的。

1 试验方法及步骤

1.1 试验模型

该试验的试验模型是一块有机玻璃，它的长是60 cm，宽是8 cm，厚为7 mm。为了进一步贴近简支桥梁的限制条件，将该试验模型的其中一端支架在另一个三棱钢上，使其充当为固定铰支座，而另一端则把它支架于一根光滑圆钢筋上，充当为活动铰支座。并且为了方便于加载，现将有机玻璃上画上刻度，注意控制间距为1 cm，用此来表示加载所在部位。

1.2 试验仪器

（1）位移感应器：一般更多用于试验加载时的跨中处及支座处的竖向位移，该种类型感应器的试验中最小精度是1/200 mm。该次试验所用的位移传感器是由漂阳仪表厂所生产，仪器的型号为YHD-50型。

（2）应变仪：用以采集在施加作用力时由感应器产生的位移数值。此次试验使用的应变仪型号为XL-2106数字型式的应变仪。

（3）重力陀：该次试验的施加作用力的方式选用靠重力来施加，其中重力陀总重量为70 N，并根据变动重力陀所处部位，来近似成移动荷载。

1.3 位移传感器的布置

由于此次试验目的是试验简支桥梁受损前后在移动荷载施加下的D点位移的改变，由于有机玻璃刚度偏小，在取消加载的时候，位移感应器产生的朝下的压力会让这块玻璃难以恢复，即当卸载时跨中位移难以恢复到零。所以，此试验将在结构上D点位置的上下各加一位移感应器，用这种方法进行试验，且将最后的位移数据确定为两个位移传感器输出数据的平均数。另外，由于在荷载作用下的简支桥梁支座容易产生向下的位移，因此，要求跨中由荷载引起的位移要减去支座处的竖向位移，则还应在支座部位各加一个位移传感器。

1.4 加载方式

此次试验将使用重力加载的方式，前提是要在简支桥梁上画刻度线，要求间距为1 cm，用以作为各种情况下的加载部位，接着再用一根铁丝将桥梁穿过，并在上面挂好重陀，以这种方法来对简支桥梁做加载试验，并且通过移动荷载的不同所处部位来近似移动荷载。

1.5 试验步骤

（1）在简支桥梁未受损时，把荷载分别加载在1～60号的点上，并分开试验跨中位移在每种情况下的数值，从而推出简支桥梁在未受损时的结构上D点位移影响线。

（2）于简支桥梁的40号点处的部位，布置一个1 mm深的槽口，并应用与上述测试方法相同的方法，可以推出简支桥梁受损时的结构上D点处位移影响线。

（3）把简支桥梁于40号处部位的槽口挖深直到2 mm，并运用与上面相同的方法可推出简支桥梁在其他的受损程度下的跨中位移影响线。

2 损伤识别研究

2.1 损伤位置识别

根据研究分析，能够推算出当受损部位的槽口凹进1 mm时，相应的每个加载位置的跨中位移差值的散点图，如图1所示，由此可知简支桥梁在受损时，受损前后的跨中位移差值影响线于受损部位达到了极大值。因此，该试验结果恰好验证了根据跨中位移差值影响线对于桥梁做受损判别的准确性。

2.2 损伤程度识别

把简直梁在40号点处部位的槽口再挖进到2 mm，并运用与上述相同的办法来测相应于每个加载部位的跨中位移，画出跨中位移的影响线图像，从而推知在其他受损程度时的跨中位移差值影响线，如图2所示。通过该图的分析可见：不论有什么样的损伤程度，跨中位移差值影响线的极大值都出现于受损部位，并且在受损程度偏大时，相应的位移差值的极大值随之偏大。这个试验表象同样证明了该文在开始强调的运用跨中位移差值影响线来做简支桥梁的受损判别的正确性。

3 结语

通过试验研究可得出：（1）简支桥梁在受损时，受损前后的跨中位移差值影响线于受损部位达到了极大值。（2）不论有任何的损伤程度，跨中位移差值影响线的极大值都出现于受损部位，并且在受损程度偏大时，相应的位移差值的极大值随之偏大，从而验证了利用跨中位移差值影响线对于简支梁进行损伤识别的正确性。

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