【高架桥梁模型试验测试系统与测试原理分析3200字】

32高架桥梁模型试验测试系统与测试原理分析综述目录TOC\o"1-3"\h\u8954高架桥梁模型试验测试系统与测试原理分析综述 1171501.1高架桥梁模型试验测试系统 118471.1.1模型试验台 192661.1.2测试仪器设备 2197071.1.3测试系统 5239061.2测试原理 6117971.1.1相似模型理论与模型试验方法的原理 640201.1.2电测法原理 790521.1.3桩振动测试原理 81.1高架桥梁模型试验测试系统1.1.1模型试验台模型箱采用钢材建造，整个模型箱呈现长方体，上部在一侧设置有站台和护栏，下部设置一个排水孔,用于排水，配有一个爬梯和吊机，还有一个刚性反力架，具体尺寸为2m*1.5m*3m。如图1所示图SEQ图\*ARABIC3模型试验台1.1.2测试仪器设备（1）电阻应变片：为BX120-5AA免焊电阻应变片，相关参数：敏感栅尺寸（5X3mm），基底尺寸（8.5X4.5mm），电阻值120.0±0.2Ω，灵敏度系数1.08±0.5%。60个；（2）压力传感器（200kg）：采用蚌埠市中诺传感器有限公司制造的ZNHM-I-200KG压力传感器，编号分别为20101201和20101202，准确度级别均为0.1%，灵敏度均为1.010mV/V，2个；如图所示图SEQ图\*ARABIC4压力传感器（3）位移传感器（50mm）：采用秦皇岛协力科技开发有限公司生产的YBD-50位移传感器，编号分别为160403和15012，灵敏度分别为2500QUOTE和2380QUOTE，2个；（4）加速度传感器2个；（5）模型桩采用PVC管材，桩径为32mm，桩长分别为2000mm、1750mm、1500mm、1250mm、1000mm，各1根；（6）电钻1台；铁锹2把；铲刀2把；老虎钳2把；扳手2把；若干螺丝螺母；（7）XL2101DS动静态电阻应变仪，采用XL2101DS16动静态电阻应变仪，适用于静态和频率低于5000Hz的动态应变测试现场，配置采集分析软件，具有数据采集、数据存储、数据转换、T-Y图、X-Y图、棒图显示、应变花应变分析等强大的软件分析功能。1台；如图所示图SEQ图\*ARABIC5XL2101DS动静态电阻应变仪HEAS-50功率放大器1台；DF1405数字合成函数信号发生器1台；图SEQ图\*ARABIC6功率放大器图SEQ图\*ARABIC7数字合成函数信号发生器（10）WS-5931/U系列USB接口数据采集仪1台（11）KD5200系列恒流适配器1台；（12）HEV-50激振器；图SEQ图\*ARABIC8恒流适配器图SEQ图\*ARABIC9HEV-50激振器1.1.3测试系统开展本试验所需要模型槽系统由三部分构成:试验模型槽、加载系统和反馈系统。(1)试验模型槽总尺寸为(直径1400mm高度1500mm)，刚性反力架安装模型槽上方，可以加载试验所需的多种设备。(2)DF1405数字合成函数信号发生器，激振器和HEAS-50功率放大器共同组成模型槽动力加载系统。在刚性反力架上安装激振器，每个激振器可以输出50N的峰值荷载;正弦波的加载由数字合成函数信号发生器提供;扫频则由功率放大器来完成（3)反馈系统主要有以下几个重点部分组成：位移、加速度、压力传感器以及动静态电阻应变仪、动态信号测试分析器和服务器组成。用于本试验开展受到竖向动荷载作用下，桩-桩相互作用应力应变关系的试验研究。图SEQ图\*ARABIC10振动测试安装1图SEQ图\*ARABIC11振动测试安装21.2测试原理1.1.1相似模型理论与模型试验方法的原理为了让模型能够最大程度的模拟现实工程状况以较为准确的获得原型的动力特性，就需要最大程度的模拟模型的物理特性，这需要各个相似值来支撑。长久以来，根据Bockinghamp定理来建立人工质量相似律以及忽略重力相似律，由于该定理具有一定的科学性，因此在相当一部分的模型振动台试验有大量应用，现在还有广泛的影响力。设计模型相似的主要原则如下几点：(1)各个构件遵照原型的结构相似关系，保持模型结构线性尺寸，并且使用相同的相似常数，保持正态几何相似。(2)着重考虑重力加速度，最大程度保持结构重力性质。需要对结构加载人工质量块，用以确保构件获得足够的重力和惯性力效应。为了保持砂土完全饱和，采取水沉法获得人工砂土地基。(3)为满足振动台性能的需求，控制不同的动力荷载参数。(4)满足试验需要加载的设备及施工条件。相似关系的求解。主要物理量动弹性模量、几何、覆土压力、质量密度、孔隙水压力、重力加速度等的相似性；及动力响应中的多种物理量，加速度、角位移，是重要考虑的因素；至于阻尼比、振动频率等的相似性由于现有研究水平的限制，很难实现，故采用其他方式转换。采用材料本构模型分析法和量纲分析法得到15个有效的关系式。满足重力加速度Cg=1.0、几何参数CL与线位移相似比CS相同CL=CS、质量密度系数Cr=1.0三个条件时候，并且结合前面15个关系式，一起推到剩下的几个关系式。应用以上相似比对模型试验影响无根本影响，故也可按此进行试验。[21]1.1.2电测法原理电阻应变测量法是实验应力分析中应用最广泛的方法之一。电测法原理为将应变传感元件——电阻应变片测量构件的表面应变，再按照应变—应力关系获得构件表面的应力状态，从而对构件进行相应的应力分析。电阻应变片测量应变的主要流程如下几步：将电阻应变片安装或粘贴在待测构件表面，然后测量电路连接（采用半桥法电路），当构件受到力作用产生细小图SEQ图\*ARABIC12用电阻应变片测量应变的过程的变形，附着在应变片上的敏感栅也会相应的变形，从而导致应变片的电阻值产生浮动，由于构件表面应变与电阻值的变化成一定的比例，应变片的电阻变化转化成电信号，再通过相应的放大电路，由显示仪器记录这些变化记录。通过电阻法可以用电量变化来简便表示机械应变的量,其转换主要流程图如图1所示。电信号经过模数转变、放大后，用计算机进行软件数据处理。电测法全称为电阻应变测量方法，因为具有突出的优点，所以得到广泛应用。1．测量结果高度精确和灵敏度。具有高分辨率，达到1微应变（με），1微应变=10-6应变（ε）。2．测量有很大的范围。量程从1微应变到2万微应变。3．电阻应变片尺寸小，最小的应变片栅长为0.2毫米；重量轻、安装方便，对构件无附加力，不会影响构件的应力状态，并可用于应力梯度变化较大的应变的测量。4．频率反应良好。可以连续测量从静态应变数十万赫的动态应变的巨大范围。5．测量可以实现自动化、数值化、遥控化、无线化。6．对测量环境要求不高，适应性好，对炎热、寒冷、旋转及强电磁环境环境。7．应变片还可制成各式各样的高精度传感器，可以测量多种物理量，对实验的帮助大。但是该方法也具有不小的缺点是：1．测量位置死板，只对表面位置有效对内部应变状态无效。2．单个应变片测量区域狭窄，只有单方向的应变量，无范围性功能。3．测量面积小，测量结果为应变片内的平均应变值，对某系应变复杂的应变场无法精确测量。1.1.3桩振动测试原理振动测试方法按照振动信号转换方式，可以分为电测法、光学法还有机械法，三种方法有优有劣，具体情况如下。电测法：利用应变片将待测物体的振动量转变成电量，然后通过应变电量测试仪器测量电量的变化，以此来显示振动的变化。该方法优点有敏感性强，测量范围广泛、线性范围宽,对于后期额数据便于分析，测量方式多样，也可以进行遥测，其缺点在于极易受到电磁场影响。总的来说，该方法还是优点大于缺点，也是目前为止主要使用的方法。机械法：原理为通过杠杆原理，把微小的振动量放大，可以直接观察。优点在于抗干扰性良好，但是缺点也非常明显，就是可频率范围狭窄、会对待测构件增加额外的负担，对测试结果产生较大的误差。基于以上的优缺点，机械法用于低频大振幅扭振和振动的测量。光学法:原理为利用读数显微镜、光杠杆原理、光波干涉原理等进行测量。测量精确性、抗电磁干扰能力有良好的表现，适于不方便安装传感器进行非接触测量，因此，在精密测量、小尺寸的构件和测振仪标定中应用广泛。本次试验桩振动测量主要应用电测法。由于模型桩是深埋到砂土下面，比较固定，不适合机械法和光学法，又由于试验环境无较大的电磁干扰，对电测法的契合度最高，还可以利用应变片进行多种数据的测量，对实验的益处颇多。1.1.4试验原理对地基动力参数产生影响的原因有很多，而不同地区的地基土又具有不同的动力特性，地基动力参数又对桩基础等工程具有很高的要求。因此，施工时，桩基础的地基土的动力参数在现场试验确定。本次试