桥梁结构检测相关设备要求和技术支持

1、桥梁结构检测桥梁结构检测相关设备要求和技术支持相关设备要求和技术支持一、桥梁荷载试验概况一、桥梁荷载试验概况1、桥梁荷载试验任务、桥梁荷载试验任务针对实际桥梁或桥梁构件针对实际桥梁或桥梁构件在结构受载状态下（最不利受力）在结构受载状态下（最不利受力）以量测仪器为工具，各种试验技术为手段，量测结构技术指标以量测仪器为工具，各种试验技术为手段，量测结构技术指标确定新建桥梁承载能力和使用性能确定新建桥梁承载能力和使用性能旧桥承载力和适应性评定，为桥梁改造提供决策依据旧桥承载力和适应性评定，为桥梁改造提供决策依据把握桥梁技术状态，为养护、维护、管理提供依据把握桥梁技术状态，为养护、维护、管理提供依据为

2、新结构、新材料、新工艺开发和推广应用提供依据为新结构、新材料、新工艺开发和推广应用提供依据 2、桥梁荷载试验主要内容、桥梁荷载试验主要内容（1 1）静力试验主要测试参数）静力试验主要测试参数* *控制部位应变（应力）控制部位应变（应力）控制截面应力分布控制截面应力分布* *控制截面变位（挠度）控制截面变位（挠度）结构纵、横向变形（挠度）分布规律结构纵、横向变形（挠度）分布规律支点沉降和支点转角支点沉降和支点转角* *结构抗裂性能（裂缝宽度、裂缝扩张、裂缝形态及分布）结构抗裂性能（裂缝宽度、裂缝扩张、裂缝形态及分布）* *桥梁外观缺陷及病害检查桥梁外观缺陷及病害检查主体结构和桥面线形主体结构和桥

3、面线形斜拉索、吊杆恒载索力及活载索力斜拉索、吊杆恒载索力及活载索力材料特性、结构截面尺寸等参数材料特性、结构截面尺寸等参数2、桥梁荷载试验主要内容、桥梁荷载试验主要内容（2 2）动力试验主要测试内容）动力试验主要测试内容结构自振特性（自振频率、阻尼特性、振型）结构自振特性（自振频率、阻尼特性、振型）结构行车动力响应（动挠度、动应变、振动加速度、冲击系数）结构行车动力响应（动挠度、动应变、振动加速度、冲击系数）3、桥梁荷载试验特点、桥梁荷载试验特点 桥梁结构系统庞大、结构复杂桥梁结构系统庞大、结构复杂 对专业技能要求高（结构、仪器、数据处理、综合判定）对专业技能要求高（结构、仪器、数据处理、综合

4、判定） 体现检测机构技术实力，是许多机构主要利润来源体现检测机构技术实力，是许多机构主要利润来源 试验有一定风险性试验有一定风险性 试验现场环境条件不可控制，影响因素多试验现场环境条件不可控制，影响因素多 应变、挠度测试一直是试验的技术难题应变、挠度测试一直是试验的技术难题 动力试验要求有较厚实的仪器、振动、信号处理的专业知识动力试验要求有较厚实的仪器、振动、信号处理的专业知识 行业的总体技术能力与现实要求不相适应行业的总体技术能力与现实要求不相适应4、对检测人员技术要求、对检测人员技术要求 桥梁专业知识（构造、受力、分析计算）桥梁专业知识（构造、受力、分析计算） 较强的组织和规划能力（组织协

5、调、配套安排、方案编制）较强的组织和规划能力（组织协调、配套安排、方案编制） 较强的现场控制和分析判定能力（异常情况处理、状态判定）较强的现场控制和分析判定能力（异常情况处理、状态判定） 仪器仪表应用能力仪器仪表应用能力 掌握常用仪器原理掌握常用仪器原理 合理选择试验方法合理选择试验方法 熟悉仪器技术特点熟悉仪器技术特点 正确操作（选用），针对性控制误差正确操作（选用），针对性控制误差 熟悉待测参数特征熟悉待测参数特征 合理选择仪器合理选择仪器 熟悉现场环境条件熟悉现场环境条件 控制误差，掌握仪器适用控制误差，掌握仪器适用 操作和软件的应用操作和软件的应用 参数设置、数据处理、特性量判读参数设

6、置、数据处理、特性量判读 数据处理、分析总结能力数据处理、分析总结能力5、存在的主要问题、存在的主要问题 有些机构技术能力与试验要求不相适应（机构）有些机构技术能力与试验要求不相适应（机构） 对试验对象的特性认识不够深刻（人员）对试验对象的特性认识不够深刻（人员） 对环境影响试验结果的认识不够深入，数据质量控制乏力（人员）对环境影响试验结果的认识不够深入，数据质量控制乏力（人员） 对设备原理、特点、适用掌握不到位，影响设备效能发挥（人员）对设备原理、特点、适用掌握不到位，影响设备效能发挥（人员） 振动测试的专业背景知识缺乏，有时难以达成基本目的（人员）振动测试的专业背景知识缺乏，有时难以达成基

7、本目的（人员） 有些参数测试还缺乏可靠和实用的方法（设备）有些参数测试还缺乏可靠和实用的方法（设备） 数据处理、技术结论和分析不够专业、客观（人员）数据处理、技术结论和分析不够专业、客观（人员） 重市场运作，轻技术能力积累（机构）重市场运作，轻技术能力积累（机构）二、设备要求二、设备要求1、设备需求分析、设备需求分析（1 1）待测信号特点）待测信号特点小信号小信号应变信号小（通常工作在仪器量程应变信号小（通常工作在仪器量程1%1%内）内）桥型桥型静载试验应变量值范围（静载试验应变量值范围（10-6）仪器量程（仪器量程（10-6）预应力混凝土简支梁桥预应力混凝土简支梁桥10020020000 6

8、40000预应力混凝土连续梁桥预应力混凝土连续梁桥50120上承式混凝土拱桥上承式混凝土拱桥3080上层式钢管混凝土拱桥上层式钢管混凝土拱桥200350石拱桥石拱桥2050混凝土连续刚构混凝土连续刚构60120钢结构吊桥钢结构吊桥200500混凝土斜拉桥混凝土斜拉桥501501、设备需求分析、设备需求分析（1 1）待测信号特点）待测信号特点应变信号小应变信号小与被测信号应处在量程与被测信号应处在量程1/31/32/32/3的原则严重不符的原则严重不符对设备性能要求更高对设备性能要求更高对操作和环境要求更高对操作和环境要求更高微小的电噪声和外界干扰会产生不可估量相对误差微小的电噪声和外界干扰会产

9、生不可估量相对误差挠度信号小挠度信号小常规桥型（常规桥型（202050m50m梁式桥）单车行车试验，动挠度响应为梁式桥）单车行车试验，动挠度响应为1mm1mm3mm3mm振动信号小振动信号小桥梁行车振动加速度大多处于桥梁行车振动加速度大多处于0.10.10.5m/s0.5m/s2 21、设备需求分析、设备需求分析（1 1）待测信号特点）待测信号特点超低频振动超低频振动桥梁结构质量大，振动频率低桥梁结构质量大，振动频率低常规梁式桥常规梁式桥(20(2050m)50m)：基频：基频2Hz2Hz6Hz6Hz跨径跨径1000m1000m吊桥：竖向基频小于吊桥：竖向基频小于0.2Hz0.2Hz跨径跨径6

10、00m600m斜拉桥：竖向基频约斜拉桥：竖向基频约0.3Hz0.3Hz，纵飘频率在，纵飘频率在0.1Hz0.1Hz左右左右常见测振传感器低频范围不易满足要求常见测振传感器低频范围不易满足要求1、设备需求分析、设备需求分析（1 1）待测信号特点）待测信号特点与其他领域振动分析的差异与其他领域振动分析的差异偏重时域分析偏重时域分析车辆动荷载下桥梁振动为非平稳的随机过程（荷载位置变化）车辆动荷载下桥梁振动为非平稳的随机过程（荷载位置变化）振动响应小，要求仪器灵敏度高，振动响应小，要求仪器灵敏度高，超低频超低频对仪器性能有特殊要求对仪器性能有特殊要求信号频率过低，微积分运算（参量转换）应用严重受限信号

11、频率过低，微积分运算（参量转换）应用严重受限1、设备需求分析、设备需求分析（1 1）待测信号特点）待测信号特点干扰和影响因素多干扰和影响因素多温度影响温度影响超静定结构温度效应超静定结构温度效应温度变化造成应变信号零点漂移温度变化造成应变信号零点漂移应变片、测试导线被太阳直射应变片、测试导线被太阳直射风力：造成接触电阻不稳定，影响应变数据稳定风力：造成接触电阻不稳定，影响应变数据稳定潮湿环境：应变片绝缘电阻降低，造成应变数据波动潮湿环境：应变片绝缘电阻降低，造成应变数据波动电磁干扰电磁干扰电磁辐射源：变压器、手机机站、广播电视发射站、高压线电磁辐射源：变压器、手机机站、广播电视发射站、高压线通

12、讯设备：对讲机、手机通讯设备：对讲机、手机特殊灯具特殊灯具振动加速度振动加速度动挠度动挠度余振起点余振起点跑车试验实测时域信号跑车试验实测时域信号车辆动荷载下桥梁振动为非平稳的随机过程车辆动荷载下桥梁振动为非平稳的随机过程某某150 m150 m混凝土拱桥跨中实测动应变信号（最大应变：混凝土拱桥跨中实测动应变信号（最大应变：2222） 某某70m70m拱桥拱桥15km15km行车试验拱顶振动加速度响应频谱图行车试验拱顶振动加速度响应频谱图 1、设备需求分析、设备需求分析（2 2）对设备的要求）对设备的要求性能稳定、工作可靠性能稳定、工作可靠与科研设备要求不同与科研设备要求不同小信号测试结果可靠

13、小信号测试结果可靠满足桥梁现场试验的特殊性满足桥梁现场试验的特殊性环境适应能力强环境适应能力强温度影响小温度影响小抗电磁干扰能力强抗电磁干扰能力强远距离数据传输远距离数据传输高灵敏高灵敏低频特性好低频特性好1、设备需求分析、设备需求分析（2 2）对设备的要求）对设备的要求满足特殊要求满足特殊要求脉动法振型识别脉动法振型识别滤波器功能完善滤波器功能完善, ,选频特性好：满足时域分析信号质量要求选频特性好：满足时域分析信号质量要求特殊需求满足特殊需求满足冲击系数计算：自动计算冲击系数计算：自动计算时域法、频域法阻尼识别（该参数测试随机性大）时域法、频域法阻尼识别（该参数测试随机性大）稳定性检验（漂

14、移、波动）稳定性检验（漂移、波动）满足相对残余指标评价客观性要求：数据稳定满足相对残余指标评价客观性要求：数据稳定考虑检测人员知识背景和能力缺陷：技术支持功能完善考虑检测人员知识背景和能力缺陷：技术支持功能完善测次测次说明说明时间时间C010C010C011C011C012C012C013C013C014C014C015C015C016C016C017C017C018C0184141初始值初始值23:12:4623:12:460 00 0-1-1-1-11 10 01 1-1-1-1-14242初始值初始值23:18:3423:18:340 00 00 00 00 00 0-1-10 0-1-

15、14343初始值初始值23:18:3823:18:380 00 01 10 00 00 0-1-11 1-1-15050加载值加载值23:49:5723:49:575353525248484545575756564646505036365151加载值加载值23:58:5523:58:555353535348484545575756564646505035355252加载值加载值23:59:0123:59:015353535349494545575756564646505036365353卸载值卸载值0:15:230:15:23-1-1-1-10 00 01 1-2-20 0-2-2-1-154

16、54卸载值卸载值0:15:280:15:28-2-2-1-10 0-1-12 2-2-21 1-2-2-2-25555卸载值卸载值0:17:000:17:00-1-1-1-10 0-1-11 1-2-21 1-2-2-3-3应变数据质量要求应变数据质量要求云南某连续刚构桥实测应变数据云南某连续刚构桥实测应变数据多阶自振叠加原始信号多阶自振叠加原始信号滤波后的一阶自振信号滤波后的一阶自振信号连续梁桥多频率复合振动的自振频率和阻尼分析连续梁桥多频率复合振动的自振频率和阻尼分析maxmaxmaxmaxminmaxmax11122dddddppjdffffffff通过动挠度计算桥梁结构冲击系数通过动挠

17、度计算桥梁结构冲击系数规则波形规则波形不规则波形不规则波形二、设备要求二、设备要求2、设备需求满足、设备需求满足（1 1）需求分析）需求分析被测信号特征分析被测信号特征分析设备性能要求分析设备性能要求分析试验特殊性满足试验特殊性满足（2 2）设备功能设计与需求嫁接，有机相溶）设备功能设计与需求嫁接，有机相溶（3 3）设备性能满足特殊要求）设备性能满足特殊要求小信号测试的性能：稳定性、可靠性、抗干扰小信号测试的性能：稳定性、可靠性、抗干扰环境适应性：抗干扰、便携、远距离通讯、长效电池环境适应性：抗干扰、便携、远距离通讯、长效电池高灵敏、超低频特性高灵敏、超低频特性简约实用的软件功能：滤波、信号截

18、取、零点调整、稳定性检验简约实用的软件功能：滤波、信号截取、零点调整、稳定性检验2、设备需求满足、设备需求满足（3 3）丰富的技术支持）丰富的技术支持说明书（作业指南）与现场操作相结合，突出针对性说明书（作业指南）与现场操作相结合，突出针对性案例分析：避免操作失误的案例案例分析：避免操作失误的案例参数设置的影响参数设置的影响数据处理方法的影响数据处理方法的影响具体的操作案例：如不测力法（脉动）振型识别具体的操作案例：如不测力法（脉动）振型识别相比设备研发，技术支持的努力更容易产生实际效果相比设备研发，技术支持的努力更容易产生实际效果侧重技术支持的持久性和企业文化的传播侧重技术支持的持久性和企业

19、文化的传播技术支持应切人设备应用的核心（原理、灵活应用）技术支持应切人设备应用的核心（原理、灵活应用）滤波法求取静态分量滤波法求取静态分量曲线拟合法求取静态分量曲线拟合法求取静态分量技术支持案例技术支持案例- -冲击系数计算的优化冲击系数计算的优化某连续刚构实测动应变数字滤波某连续刚构实测动应变数字滤波( (低通滤波低通滤波) )原始数据原始数据fC=40Hz=40Hz偏高，干扰未完全抑制偏高，干扰未完全抑制fC=1Hz=1Hz太低，有用信号被抑制太低，有用信号被抑制fC=12Hz=12Hz，干扰被抑制，有用信号完整保留，干扰被抑制，有用信号完整保留3、设备性能和企业优势展示设备性能和企业优势

20、展示（1 1）影响客户设备购置意愿的因素）影响客户设备购置意愿的因素设备技术性能先进、实用性可靠性强，技术支持强劲设备技术性能先进、实用性可靠性强，技术支持强劲市场口碑好，占有率高市场口碑好，占有率高供方市场影响力高（标准制定者、上市公司、有独有技术等）供方市场影响力高（标准制定者、上市公司、有独有技术等）优秀的行销和技术支持队伍优秀的行销和技术支持队伍了解本企业的产品性能和技术优势了解本企业的产品性能和技术优势熟悉不同行业的产品需求熟悉不同行业的产品需求特殊需求满足性展示特殊需求满足性展示技术支持到位，能切实解决客户的问题技术支持到位，能切实解决客户的问题对客户技术能力的形成有切实作用对客户

21、技术能力的形成有切实作用3、设备性能和企业优势展示设备性能和企业优势展示（2 2）贵厂技术优势）贵厂技术优势历史悠久，技术积累深厚历史悠久，技术积累深厚产品线丰富，产品技术升级快，研发能力强，软件功能丰富产品线丰富，产品技术升级快，研发能力强，软件功能丰富设备技术性能先进，技术支持强劲设备技术性能先进，技术支持强劲市场占有大，客户口碑好市场占有大，客户口碑好市场影响力高（上市公司、有独有技术等）市场影响力高（上市公司、有独有技术等）（3 3）相关建议）相关建议提高设备的可靠性和稳定性提高设备的可靠性和稳定性加强工程应用研发，满足客户特殊要求（特殊功能、人性化等）加强工程应用研发，满足客户特殊要

22、求（特殊功能、人性化等）加强设备性能和功能的测试验证加强设备性能和功能的测试验证延伸技术支持内涵延伸技术支持内涵3、设备性能和企业优势展示设备性能和企业优势展示（4 4）设备性能展示（以）设备性能展示（以DH5922DH5922为例）为例）有适宜的示范工具有适宜的示范工具小悬臂梁小悬臂梁信号发生器信号发生器工程应用高质量数据样本工程应用高质量数据样本小应变信号的稳定性、高信噪比小应变信号的稳定性、高信噪比设备架构先进性和性价比，平台可扩展性设备架构先进性和性价比，平台可扩展性对特殊要求的满足性（大跨桥梁振型识别等）对特殊要求的满足性（大跨桥梁振型识别等）可靠性和适用性（如抗电磁干扰）可靠性和适

23、用性（如抗电磁干扰）传感器特性的先进性（如传感器特性的先进性（如DH601DH601）客户关注问题的针对性解决方案客户关注问题的针对性解决方案三、技术支持三、技术支持1、技术支持需求分析、技术支持需求分析（1 1）检测人员技术能力缺陷）检测人员技术能力缺陷部分人员（机构）缺乏桥梁工程专业知识和背景部分人员（机构）缺乏桥梁工程专业知识和背景缺乏对设备原理、技术特点理解，以按部就班操作为主缺乏对设备原理、技术特点理解，以按部就班操作为主缺乏振动信号分析和处理的基础知识缺乏振动信号分析和处理的基础知识对环境影响（干扰）认识不足，很多人难以识别对环境影响（干扰）认识不足，很多人难以识别部分人员不熟悉高

24、质量信号的特征部分人员不熟悉高质量信号的特征对动态测试分析参数的含义缺乏理解，难以合理设置对动态测试分析参数的含义缺乏理解，难以合理设置缺乏数据处理的基本技能缺乏数据处理的基本技能对结构动态参数含义认识不清，试验评价客观性难以保证对结构动态参数含义认识不清，试验评价客观性难以保证测次测次时间时间工况工况0000000010010020020030030040040050050060061 120:01:1020:01:10调零调零2642643383382652651589158944944910581058112511252 220:01:2020:01:20空载空载0 00 00 01 1

25、0 01 10 03 320:06:2320:06:23空载空载1 10 00 00 00 01 10 04 420:11:5020:11:50空载空载1 11 1-2-21 10 0-1-11 15 520:15:4820:15:48空载空载1 10 0-1-11 12 2-1-12 26 620:20:1920:20:19调零调零2642643403402672671587158744744710551055112711277 720:21:2020:21:20初读初读0 00 00 01 10 01 10 08 820:21:5520:21:55初读初读1 10 00 00 00 01

26、10 09 920:22:1220:22:12初读初读1 11 10 01 10 00 01 1101020:31:2520:31:254 4车加载车加载12512511011098987878606045453232111120:31:5520:31:554 4车加载车加载1261261121121001007777606044443131121220:32:2420:32:244 4车加载车加载1251251111111011017979616145453030131320:37:3520:37:35卸载卸载2 22 2-1-10 03 32 22 2141420:37:5520:37:5

27、5卸载卸载3 31 10 00 04 41 11 1151520:38:2420:38:24卸载卸载1 13 31 11 13 32 23 3高质量的应变数据特征高质量的应变数据特征某桥动应变信号存在漂移某桥动应变信号存在漂移 动挠度信号稳定，无漂移动挠度信号稳定，无漂移某连续刚构桥实测动应变某连续刚构桥实测动应变- -信躁比低信躁比低 该信号经数字滤波该信号经数字滤波- -信躁比提高信躁比提高阻尼比阻尼比D=0.08阻尼比阻尼比D=0.008分析参数对频率分辨率的影响分析参数对频率分辨率的影响分析带宽：分析带宽：195Hz谱线数：谱线数：200频率分辨率频率分辨率:0.98Hz计算频率：计算

28、频率：4.60Hz时域信号时域信号分析带宽：分析带宽：195Hz谱线数：谱线数：3200频率分辨率频率分辨率:0.06Hz计算频率：计算频率：4.60Hz时域信号时域信号1、技术支持需求分析、技术支持需求分析（2 2）技术支持需求满足）技术支持需求满足传授设备原理、技术特点等知识，使操作具有针对性传授设备原理、技术特点等知识，使操作具有针对性传授振动信号分析和处理的基础知识传授振动信号分析和处理的基础知识介绍环境干扰对测试的影响，使客户能针对性地控制误差介绍环境干扰对测试的影响，使客户能针对性地控制误差使客户熟悉高质量信号的特征，明确目标使客户熟悉高质量信号的特征，明确目标使客户理解动态分析参

29、数含义，能合理设置参数使客户理解动态分析参数含义，能合理设置参数数据处理基本技能：案例分析数据处理基本技能：案例分析介绍振型、阻尼对等参数含义，保证试验评价客观性介绍振型、阻尼对等参数含义，保证试验评价客观性2、技术支持形式、技术支持形式现场问题的解决，现场问题的解决，“救火式救火式”应急处理应急处理原理、技术特点、应用技术等知识传授，原理、技术特点、应用技术等知识传授，“一劳永逸一劳永逸”解决问题解决问题提高设备使用书（操作指南）针对性和可操作性提高设备使用书（操作指南）针对性和可操作性应用案例、疑难问题解决方案（应用案例、疑难问题解决方案（PPTPPT、书面材料、培训）、书面材料、培训）提高设备的可操作性，加强与客户需求及工程应用融合提高设备的可操作性，加强与客户需求及工程应用融合技术支持意义技术支持意义客户问题解决和需求满足客户问题解决和需求满足传播企业文化传播企业文化加深客户对厂家信赖加深客户对厂家信赖积累工程经验和技术资源，促进企业良性循环积累工程经验和技术资源，促进