基于動(dòng)力測(cè)試的鋼吊車梁撓度測(cè)量

祝梅良

1 工程概況及特點(diǎn)分析

某單層單跨排架式鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房建造于1953年，建造使用至今已有50余年。廠房縱向長(zhǎng)87 m，橫向?qū)?4 m，屋架下弦標(biāo)高為16.2 m，廠房建筑面積約為2088 m2。本文選取該工程實(shí)例中的6 m跨吊車梁。

本次測(cè)量采用DH610型磁電式速度傳感器連接?xùn)|華測(cè)試DH5920型動(dòng)態(tài)信號(hào)測(cè)試分析系統(tǒng)。信號(hào)分析系統(tǒng)為DHDAS信號(hào)測(cè)試分析系統(tǒng)V4.3.4。測(cè)量時(shí)將傳感器調(diào)至速度檔，采集結(jié)構(gòu)在各工況下的振動(dòng)數(shù)據(jù)，繪制速度時(shí)程曲線。數(shù)據(jù)采集完成后進(jìn)行一次積分處理。

2 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試

測(cè)試安排:測(cè)試共分為兩部分，分別在兩個(gè)工況下進(jìn)行:自重狀態(tài)和正常工作狀態(tài)。自重狀態(tài)工況指在吊車梁保持靜止，并?？吭诘踯嚵褐悬c(diǎn)最不利位置時(shí)，傳感器采集數(shù)據(jù)。自重狀態(tài)下測(cè)得的結(jié)果將用于與普通水準(zhǔn)儀測(cè)得的作比較，從而證明本次測(cè)試結(jié)果的可靠性。正常工作狀態(tài)是指吊車將按照正常工作量及正常工作安排，在該段吊車梁間運(yùn)行。傳感器將會(huì)在該時(shí)間段內(nèi)采集數(shù)據(jù)。

測(cè)點(diǎn)布置:測(cè)點(diǎn)選取該吊車梁跨中最不利位置，上、下翼緣各放置水平、豎向兩個(gè)方向的傳感器。具體測(cè)點(diǎn)布置如圖1所示。

數(shù)據(jù)處理:對(duì)所得數(shù)據(jù)先進(jìn)行重采樣低通濾波，并進(jìn)行平滑處理。再對(duì)速度時(shí)程曲線做一次積分。

圖1 吊車梁速度傳感器布置示意圖

3 時(shí)程數(shù)據(jù)分析

3.1 測(cè)試速度時(shí)程曲線

圖2 實(shí)測(cè)吊車梁速度時(shí)程曲線

動(dòng)力測(cè)試系統(tǒng)采集到的是其固定位置點(diǎn)相對(duì)于內(nèi)部慣性部件的振動(dòng)速度，繪制成速度時(shí)程曲線后，再經(jīng)重采樣低通濾波，截取具有代表性的某段正常工作工況下測(cè)得的速度時(shí)程曲線，如圖2a)～2d)所示。其中2a)，2b)代表豎向速度時(shí)程曲線，2c)，2d)代表水平速度時(shí)程曲線。

由圖2可以看出，由于吊車的連續(xù)運(yùn)行，豎向和水平向的振動(dòng)都非常明顯。

3.2 自重狀態(tài)下吊車梁的撓度測(cè)試

將前一步所測(cè)得修正后的速度時(shí)程曲線進(jìn)行積分處理后，就可以得到觀測(cè)點(diǎn)相對(duì)于慣性空間的位移。這也就是該測(cè)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)撓度信號(hào)。首先分析自重狀態(tài)下的動(dòng)撓度曲線，圖3為豎向動(dòng)態(tài)撓度曲線。圖4為底部水平動(dòng)撓度曲線。

圖3 底部、頂部豎向動(dòng)撓度曲線（一）

圖4 底部水平動(dòng)撓度曲線（一）

將上述曲線結(jié)果與該工況下的水準(zhǔn)測(cè)量值結(jié)果進(jìn)行比較(見(jiàn)表1)，結(jié)果較為接近，認(rèn)為該動(dòng)力測(cè)量方法有效。

表1 自重狀態(tài)下動(dòng)撓度值與水準(zhǔn)測(cè)量值的比較 mm

3.3 正常工作狀態(tài)下吊車梁的撓度測(cè)試

將正常工作狀態(tài)下修正得到的速度時(shí)程曲線進(jìn)行一次積分，得到如圖5，圖6所示的動(dòng)撓度曲線。

正常工作狀態(tài)下測(cè)得的動(dòng)撓度值整理見(jiàn)表2。

從整理結(jié)果可以看出，行車運(yùn)行時(shí)，吊車梁撓度較自重狀態(tài)下有所增加，結(jié)構(gòu)變形也更嚴(yán)重。若在結(jié)構(gòu)鑒定分析時(shí)采用傳統(tǒng)水準(zhǔn)測(cè)量的結(jié)果作為依據(jù)，并不能夠真實(shí)地反映出結(jié)構(gòu)變形的嚴(yán)重程度。兩種不同測(cè)量方法之間的誤差，甚至可能會(huì)影響到對(duì)構(gòu)件變形是否超限的判定結(jié)果。

圖5 底部、頂部豎向動(dòng)撓度曲線（二）

圖6 底部水平動(dòng)撓度曲線（二）

表2 正常工作狀態(tài)下動(dòng)撓度值 mm

4 結(jié)語(yǔ)

用動(dòng)力測(cè)試的方法來(lái)測(cè)量結(jié)構(gòu)的撓度變形，不僅保證了測(cè)量的準(zhǔn)確程度，更大大降低了測(cè)量的難度。在不影響工廠生產(chǎn)作業(yè)的前提下，很好的完成測(cè)量工作。也正因?yàn)橛姓９ぷ鳡顟B(tài)下測(cè)得的一手?jǐn)?shù)據(jù)資料，這類依靠動(dòng)力測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)量方法也更精確地反映了結(jié)構(gòu)的真實(shí)變形大小，為結(jié)構(gòu)鑒定分析提供更有力的依據(jù)。

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